提高弧齿锥齿轮加工质量的工艺措施研究

提高弧齿锥齿轮加工质量的工艺措施研究

李群超范雅兰

海宁红狮宝盛科技有限公司

摘要：弧齿锥齿轮是机械产品的关键部位，广泛用于汽车、飞机、船舶等多种行业，因此其加工工艺需要不断研究和提高。目前我国的现代工艺正在向着高速、高精度和高可靠性方向发展，对于齿轮的需求量在不断增加，精度要求也越来越高。故而，研究弧齿锥齿轮的加工工艺，提高它的加工质量就显得尤为重要，本文也将探讨弧齿锥齿轮加工质量的研究措施。

关键词：弧齿锥齿轮；加工工艺；措施

众所周知，精度是弧齿锥齿轮的主要考核目标之一，因此为了提升齿轮的精度，改进的措施主要是选择使用高精度的铣齿机，或者是配备高精度的工装夹具，以及控制热处理变形，通过这些办法不断提升齿轮的强度[1]。近年来，在大型起重机械中，由于承载能力和工作频率的不断增加，原来的齿轮强度已经远远达不到要求了，所以需要不断改善齿轮的加工工艺，使得新一代高强度齿轮在日后的各类机械中“大放光彩”。

一、弧齿锥齿轮概念认知

弧齿锥齿轮理论提出了利用辅助曲面得到线接触或点接触的共轭曲面，利用这个原理可以快速地控制加工精度，保障弧齿锥齿轮的加工质量。近年来我国不断在探索齿轮的加工理论，通过学者的不断研究，目前已经可以利用齿轮啮合解析 原理的理论来解析弧齿锥齿轮的数控加工技术。由于弧齿轮的齿面较为复杂，所以在加工的时候需要刀具与零部件之间产生复杂的螺旋切削运动。而就齿轮传动而言，不同的齿轮传动有着不同的用处，如准双曲轴齿轮的传动多用于汽车以及工程机械后桥的减速运动。就目前的发展状况而言，虽然我国的弧齿锥齿轮技术较西方国家而言起步较晚，在过程中也遇到很多的困难，但是通过引进先进的技术，现如今也取得了很大的进步[2]。

二、弧齿锥齿轮的加工工艺质量研究

首先双面铣削法是一种适用于弧齿锥齿轮加工的方法，其可以通过双面铣削的方式来设计几何参数，有效解决由于切削次数引起的接触误差，另外双面铣削法引入的螺旋运动的方式修正了节线上的压力角的问题，而且这个螺旋运动还可以通过调整运动系数，不断优化接触性能的，进而提高整个弧齿锥齿轮的加工质量，因为其可以根据齿轮的具体参数，不断调整刀具转速和切削深度等，使得二者之间的适配度更高。因为双面铣削法是可以根据齿轮的几何特征来设计专用的工具，因此可以确保工具表面具有与球面渐开线吻合的形状，除此之外还可以对加工之后的弧齿锥齿轮进行质量检验，确保其符合设计要求。根据上述研究可知，虽然双面铣削法在弧齿锥齿轮的加工上是高效且准确的，但还是需要注意加工步骤和参数的设置问题，其需要依据齿轮的状况而进行设置，进而不断提升加工的精度[3]。

为了进一步提升弧齿锥齿轮的加工质量，在工艺上提出，除了在钢材、铣齿机和热处理三个方面继续努力之外。还可以增加一道热处理之后的磨齿工序。其主要有四个步骤，分别是砂轮调整、磨削、质量检测还有最后的清理步骤。首先需要选择适合的砂轮，确保在磨削过程中二者之间的接触一直是平滑均匀的，这样有利于提升整个齿轮的精度。另外在加工过程中不仅需要设置合适的磨削参数，有效控制齿轮的参数，还需要使用冷冻液，以减少磨削热对齿轮精度的影响，同时可以起到润滑的作用，并减少摩擦和振动。除此之外，在磨削的过程中还需要选择适合的夹具，使齿轮在磨削的过程中保持稳定，减少变形，加工之后也需要对其进行质量检验，清理表面的磨削屑和油污。经过调查研究显示，控制提高整个齿轮的磨齿精度是可以有效提升齿轮的使用寿命和可靠性的。总之，增加一道磨齿的工序是有效提升弧齿锥齿轮质量的工艺之一。

除了上述的两种方式采用五轴数控铣加工中心也是可以有效增加提高弧齿锥齿轮的加工质量和效率的高效手段之一。因为其可以实现高精度加工，提高整个工艺加工的效率，采用五轴数控铣加工中心可以实现五轴联动，也因此可以在一次装夹之中就完成复杂曲面的加工，从而实现高速铣削，减少了整个工艺的加工时间。除此之外采用五轴数控铣加工中心还可以通过改善刀具的路径和参数，合理地减少刀具的磨损问题，延长刀具的寿命。另外五轴数控铣加工中心最受人喜爱的原因是，它可以适应不同规格和形状的弧齿锥齿轮加工需求，甚至还可以加工复杂的弧齿锥齿轮形状，如螺旋齿轮，这样大大减少了相关工作人员的压力，提升了弧齿锥齿轮形状的性能和效率，使之更好地适应工业发展的需求。

三、结束语                                                       

综上所述，弧齿锥齿轮的加工工艺关系到我国工业发展的进程，虽然我国目前的发展现状较国外还有一些差距，但是我们目前的进步速度和取得的成果都是巨大的，只要我们在弧齿锥齿轮的工艺上继续探索，除了使用双面铣削法、增加磨齿的工序和采用五轴数控铣加工中心等，还可以不断创新探索出更加高效，并符合我们新时代发展现状的工艺手段，使得弧齿锥齿轮的质量和精度不断提高，进而推进我国工业快速发展进程。

参考文献

[1]王宇航,唐超,郭晓东,谭儒龙,张卫青.弧齿锥齿轮成形加工切削力理论模型[J].组合机床与自动化加工技术,2023,(02):151-154+159.

[2]孙月海,唐二星.弧齿锥齿轮基本参数优化设计[J].工程设计学报,2020,27(05):616-624.

[3]张宇,严宏志,王志永,曾韬.全工序法弧齿锥齿轮加工参数计算方法[J].航空动力学报,2021,36(12):2586-2595.