1 概述

      錐齒輪傳動是（shì）用於相交軸之間運動（dòng）和動（dòng）力的傳動機構。目前錐齒輪加工通常在價格昂貴的專用機床上（刨齒機、傘齒機）采用展成刨齒加工法加工。

      展成刨齒法每加工（gōng）一個齒，刨齒刀就要脫離"齧合"反向對滾，同時間歇做分齒（chǐ）運動，才能（néng）進人下一個輪齒的（de）加工。也就是說要一個輪齒（chǐ）一（yī）個輪齒(間歇)地進行加工。

      錐齒輪的加工相對於圓柱齒輪（lún）有較大的難度，由於錐齒輪加工（gōng）是逐齒進行的，且（qiě）每一輪齒加工時，都要進行分度操作，因（yīn）此其生產效率和加工精度都較低。本文介紹一種（zhǒng）新的錐齒（chǐ）輪加工方法---滾齒加工（gōng）法。其生產效率和加工（gōng）精度比現有的加工方法有（yǒu）所提（tí）高，可供科研及工程（chéng）技術人（rén）員（yuán）參（cān）考（kǎo）。

      2 直齒錐（zhuī）齒輪滾齒加工原理

      直齒錐齒輪的滾齒加工方法可借（jiè）鑒圓（yuán）柱齒輪的加工方法，利用齒輪滾刀加工錐齒（chǐ）輪。

      圖1 為滾齒機（jī）加工直齒圓柱（zhù）齒輪的切削原理圖。圖中1 為齒（chǐ）輪滾刀，2 為（wéi）被切齒（chǐ）輪，ωk 為齒輪（lún）滾刀的回轉速度，νf 為滾刀的垂直進給運動速度，ωh 為被切齒輪的回轉速度。ωk 和ωh 之間有固定的速（sù）比關係。

      若直（zhí）齒圓柱（zhù）齒輪可以看作分錐（zhuī）角為0°的直齒錐齒輪，兩者的差別僅（jǐn）為分錐角δ及模數的（de）不同，隻要滾齒機（jī）也能（néng）附加一個"錐角"，設計可變模數的滾刀就能進行錐齒（chǐ）輪的加工。由於直齒錐齒輪的分度圓錐（zhuī）線（xiàn）是一（yī）斜（xié）線，那麽（me）可通（tōng）過兩個直線坐標的變化，形成這條斜線。圖2 顯示了這種方法（fǎ）的運動情況，它是（shì）通（tōng）過滾刀（dāo）的垂直進給運動和被（bèi）切錐齒輪（lún）的水平進給運動的有機結合，形（xíng）成被切錐（zhuī）齒輪（lún）的錐角要求。

      3 可變模數滾刀加工直齒錐齒輪的原理

      將可變模數齒（chǐ）輪（lún）滾刀加工直齒錐（zhuī）齒輪的過程看（kàn）成（chéng）錐齒輪與齒距變化的齒條相齧合，在切齒過程中，將錐齒輪看成齒數相同、模數（shù）值從小（xiǎo）端m 小（最小值）到大端m 大（最大值）連續變化的（de）疊加齒輪（lún），模（mó）數不同（tóng），對應每一個垂直於軸線的截麵上齒輪的分度圓大小也是連續變（biàn）化的。設想有（yǒu）一把齒輪滾刀，其模（mó）數值也是連續變（biàn）化的（即齒距是可以連續變化的（de）），對應每一個截麵有一個可以相齧（niè）合的齒條，在滾齒加工中便可以連續分度，用（yòng）展成法（fǎ）加工（gōng）出錐齒（chǐ）輪。

      4 可變模數齒輪滾刀的結構

      可變模（mó）數齒輪（lún）滾刀亦（yì）可稱可變齒距齒輪滾刀，其結（jié）構特點是：安裝滾刀的心軸4 類似外花鍵套，以（yǐ）內孔和鍵槽與傳動軸（zhóu）杆5 配合，用以傳遞扭矩，外圓上有矩形槽，用來安裝滾刀刀齒3，並帶動滾刀刀齒3 旋轉；滾刀刀齒3 是單獨製成（chéng）的，具有一（yī）定（dìng）長度（dù）的齒形，其切削部分為直線齒形，齒高與（yǔ）被加工齒輪的大（dà）端模數成比例，齒厚與被加工齒輪的小端模數成比例。（見圖3）

      5 滾刀（dāo）刀齒對應螺距（jù）的計（jì）算

      現結合（hé）實際（jì），設計滾刀刀齒（chǐ）對應的螺距。例（lì）如：直齒錐齒（chǐ）輪，m 大=5， m 小=3，滾刀根據平移原理，相（xiàng）當於與齒輪相齧（niè）合的齒條刀齒連續不斷的沿軸線方向移動，由於齒條（tiáo）刀齒分布在齒距T=m 軸π的螺旋線上（shàng），則T 大=5π=15.7mm(指法向齒距，以下同), T 小=3π=9.42mm,現設計刀（dāo）齒數Z 刀=15 的滾刀對應的螺距滾切直齒錐齒輪時，滾刀沿錐齒輪軸線按一定速度做垂直進給運動，若將直齒錐齒輪分度圓錐（zhuī）麵展開可以看出，其分錐距與齒距成（chéng）線性關（guān）係，所以說隻要保證錐齒輪齒距增大（或減少）與垂直進給量成（chéng）比例（lì），加工的（de）直齒錐齒輪就是合格的（de）。刀具的垂直（zhí）進給量一旦選定，齒輪滾（gǔn）刀的螺紋套轉速就確定了。

      為了（le）保證齒距的變化值恒定，將單頭滾刀的刀（dāo）齒在一個齒距長度上分成15 個獨立的刀齒。將齒（chǐ）距為T 的滾刀（dāo）沿分度圓展開，如（rú）圖4 所示，

      切削刃（rèn）同這（zhè）個（gè）麵的交點用（yòng）數字表示，由螺旋線開始中間刀齒用0 表示，位於它右邊的7 個齒用1，2，3...7 表示，左邊的7 個齒用-1，-2，-3，... -7 表示，坐標原點與0 點（中間刀齒）重合，其所示的切削刃的位置是齒距為T 小時開（kāi）始切削位置（位於錐齒輪小端），在切削過程中，切削刃沿軸向（X 向）不斷變化位置，到加工終了時（位於錐齒輪大端），切削刃占據了齒距為T 大的位置，圖（tú）中（zhōng）切削刃的終了位置用1＇，2＇，3＇...7＇ 和-1＇，-2＇，-3＇... -7＇ 表示。點1 位（wèi）移到1＇ 處移動的軸向距離用ΔX 表示，點2 位移到2＇ 處移動的（de）軸（zhóu）向距離為（wéi）2ΔX...，點7 移動了7ΔX，具有規（guī）律性，這種（zhǒng）規律性證明：為了保證滾刀切削刃由齒距為T 小的螺旋麵移到齒距為T 大的螺旋麵，螺（luó）紋套上的螺（luó）紋個數（shù）應為Z 刀（dāo）-1個，因中間刀齒位於原點位置不動，所以這個刀齒沒有（yǒu）螺紋，由第1 個（gè）刀齒到第7 個刀齒的螺距應分別增大（dà）1～7 倍（bèi）。在車削螺（luó）紋套上螺（luó）紋時，每段螺紋螺旋入口不可能都在理（lǐ）論位置，相當（dāng）於附加回轉；此外，螺紋套與刀齒旋合有傳動間隙，必須將螺紋套附加回轉某一角（jiǎo）度；而且在滾切過程中，無論從大端開始還是（shì）從小端開（kāi）始垂直進（jìn）給，產生的附加螺距實（shí）際值超出理論計算值也必須將（jiāng）螺紋（wén）套回轉某一（yī）角度。

      結束語

      本文探討了用可變模數滾（gǔn）刀加工直齒（chǐ）錐齒輪的思路，但是滾刀螺距的修（xiū）正係數要根據各企（qǐ）業的設備（bèi）、刀具、加工精度等因素進行調整（zhěng）。同時還須正確調整機床分度、垂直（zhí）進給、徑向進給、滾刀螺紋套回轉運動等5個（gè）運動的關係，分別求出他們的掛輪公式。根據機床、工件材料、刀具（jù）確（què）定合理的切削速度等（děng）綜合因素是保證滾齒加工錐齒輪成功的重要條件。