（杭州航海儀器有限公司，浙江 杭州 310024）

探究小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)與加工的新方法

劉志仙

（杭州航海儀器有限公司，浙江 杭州 310024）

文章主要針對(duì)小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)以及加工的新方法進(jìn)行分析，以這種小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)以及加工現(xiàn)狀等為根據(jù)，從小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)與加工方法具體分析、小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)與加工具體理論以及具體加工工藝研究等進(jìn)行深入探索以及研究，主要目的在于更好的完善小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)以及加工，積極推動(dòng)新方法的應(yīng)用，提高整體設(shè)計(jì)以及加工質(zhì)量。

小模數(shù)弧齒錐齒輪；設(shè)計(jì)加工；新方法

社會(huì)的進(jìn)步以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，為我國(guó)各種技術(shù)研究以及機(jī)械加工生產(chǎn)等提供了更加廣闊的發(fā)展空間，其中對(duì)于小模數(shù)弧齒錐齒輪的設(shè)計(jì)以及加工等也開(kāi)始研究新方法。傳統(tǒng)的小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)以及加工方式基本是采用專門(mén)加工模具上進(jìn)行，同時(shí)利用小尺寸的方式對(duì)整體的雙面刀盤(pán)進(jìn)行加工，并且對(duì)于大小尺寸等都需要進(jìn)行雙面方式進(jìn)行加工，其中的控制因素很多，在控制上存在很大的難度，所以需要在此基礎(chǔ)上積極探索新方法，采用小輪雙面法銑齒設(shè)計(jì)以及加工，這種方式能大大提高小模數(shù)弧齒錐齒輪的加工質(zhì)量及加工效率，同時(shí)其經(jīng)濟(jì)效益也顯著提高。

1 小模數(shù)弧齒錐齒輪模具生產(chǎn)機(jī)械加工淺析

對(duì)于小模數(shù)弧齒錐齒輪生產(chǎn)來(lái)講，應(yīng)用最普遍的方式為模具法，利用模具法進(jìn)行成形加工，同時(shí)對(duì)其進(jìn)行少切削或是無(wú)切削作業(yè)，這樣加工設(shè)備的應(yīng)用消耗能夠降低，同時(shí)還能減少材料的應(yīng)用，提高整體的作業(yè)率。這種生產(chǎn)方式相比較傳統(tǒng)生產(chǎn)方式，能夠進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，并且是提高生產(chǎn)效率降低能量消耗的重要方式。相比較傳統(tǒng)生產(chǎn)方式來(lái)講，這種模具加工方式在很多方面能夠?qū)ζ溥M(jìn)行保障，同時(shí)其中方式基本應(yīng)用或是作業(yè)的形式主要包含兩種，首先采用常規(guī)的銑齒加工，利用電極的方式進(jìn)行加工，根據(jù)產(chǎn)生的火花放電方式進(jìn)行深入加工，制作成模具模型，結(jié)合模具的模型展開(kāi)作業(yè)加工。其次是采用數(shù)控加工的方式展開(kāi)加工，主要在數(shù)控加工中心方式完成加工。采用第一種常規(guī)雙面法銑齒加工方式，齒輪副嚙合性能相對(duì)較差，存在一定的缺陷；而第二種數(shù)控加工方式，需要非常準(zhǔn)確的三維模型，特別是弧齒錐齒輪齒面幾何形狀，造型難度相當(dāng)大，容易導(dǎo)致實(shí)際加工出的零件與設(shè)計(jì)具有差異性，因此在實(shí)際加工作業(yè)過(guò)程中，基本會(huì)選擇將兩種方式進(jìn)行共同完成，避開(kāi)常規(guī)的雙重雙面法銑齒加工缺陷，還能彌補(bǔ)第二種方式中的問(wèn)題。

首先利用第一種方式產(chǎn)生電火花，根據(jù)電極方式將其加熱，在利用第二種方式中精確的三維手段進(jìn)行模型的建立，建模期間，首先通過(guò)加工參數(shù)的設(shè)置，通過(guò)點(diǎn)命令導(dǎo)入齒面點(diǎn)坐標(biāo)，生成弧齒錐齒輪齒面的幾何圖形，保證齒輪在理論上具有良好的嚙合性能，保證模具以及其中的輪齒形狀等正確，當(dāng)然這也是機(jī)械加工中最復(fù)雜的地方，需要十分注意，積極對(duì)其進(jìn)行研究創(chuàng)新之后，才能進(jìn)行廣泛應(yīng)用。積極采用雙規(guī)的方式進(jìn)行作業(yè)，既要保證小模數(shù)弧齒錐齒輪的齒輪吻合，同時(shí)還需要建立非常精細(xì)的模具，這樣能夠保證模具生產(chǎn)加工質(zhì)量，從而保證小模數(shù)弧齒錐齒輪的質(zhì)量。

在具體生產(chǎn)過(guò)程中，大輪齒的生產(chǎn)作業(yè)相比較小輪齒的生產(chǎn)來(lái)說(shuō)比較困難，所以在具體加工過(guò)程需要十分注意。因?yàn)榇筝嘄X的模具生產(chǎn)就比較繁瑣，加之整體的尺寸等又比較大，其中的凹凸面都需要進(jìn)行詳細(xì)測(cè)量，否則銑齒不能得到保證。加工作業(yè)期間，注意刀盤(pán)的尺寸，對(duì)刀期間難度比較大，所以大齒輪應(yīng)用過(guò)程中，及時(shí)對(duì)其中的接觸區(qū)進(jìn)行調(diào)整，從整體上提升材料應(yīng)用效率，保證生產(chǎn)質(zhì)量。大輪齒模具生產(chǎn)過(guò)程中，對(duì)于大輪齒的作業(yè)非常重要，其中不僅需要保證兩者之間作業(yè)協(xié)調(diào)，同時(shí)還需要保證大小齒輪之間的磨合，能夠相互配對(duì)的情況下，才能提高整體的生產(chǎn)作業(yè)。

2 小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)與加工新方法注意內(nèi)容

以上討論的大小尺寸齒輪模具生產(chǎn)作業(yè)等，基本都是全新生產(chǎn)設(shè)計(jì)加工理論基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，全新的生產(chǎn)設(shè)計(jì)方式以及加工方式等在很多方面提升了整體生產(chǎn)效率，同時(shí)還能保證施工細(xì)節(jié)的穩(wěn)定，從整體上降低生產(chǎn)作業(yè)的風(fēng)險(xiǎn)。其中需要掌握的施工關(guān)鍵主要包含以下內(nèi)容。

首先是齒輪加工期間，一定要保證齒輪的精確，在保證精確的基礎(chǔ)上，采用三維方式進(jìn)行模具的建立。其次在施工工藝上一定要重視模具法作業(yè)中對(duì)于大齒輪的生產(chǎn)加工，大齒輪需要為其預(yù)留充足的施工空間，這樣才能進(jìn)一步保證加工齒面的精準(zhǔn)。再者在進(jìn)行模具建設(shè)過(guò)程中，還需要注意兩點(diǎn)問(wèn)題。其一在是齒輪面部能不能完全符合規(guī)定，上下之間的弧度能不能保持一致，齒輪本身在弧度上是否準(zhǔn)確，特別是其中的節(jié)錐角以及螺旋角之間一定要十分注意。在施工作業(yè)期間，一定要注意其中的齒輪在出模具之前，不會(huì)受到任何原因的干涉，并且還能夠保證大齒輪出模具期間，能夠直接形成背錐，尺度以及精準(zhǔn)度等都能夠得到保障，防止施工作業(yè)期間出現(xiàn)倒扣等現(xiàn)象的發(fā)生。從整體上來(lái)講，這種小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)以及加工的新方法，對(duì)于加工作業(yè)質(zhì)量以及效率等都能夠得到很好的保障，并且也是對(duì)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與加工作業(yè)的重要突破。

3 小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)與加工新方法具體研究方向以及理論基礎(chǔ)

從基礎(chǔ)上來(lái)講，新方法研究以及設(shè)計(jì)的基本理論基礎(chǔ)離不開(kāi)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)加工理論，同時(shí)其中的很多設(shè)計(jì)理念等都屬于傳統(tǒng)設(shè)計(jì)加工理念的延伸，在科學(xué)技術(shù)發(fā)展基礎(chǔ)上，進(jìn)行不斷創(chuàng)新以及優(yōu)化，其中主要包含以下幾點(diǎn)。

3.1 齒面嚙合理論基礎(chǔ)

齒面嚙合理論基礎(chǔ)，是新方法設(shè)計(jì)與加工中最基礎(chǔ)的設(shè)計(jì)出發(fā)點(diǎn)，為以后的新方法研究奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。對(duì)于小模數(shù)弧齒錐齒輪作業(yè)來(lái)講，其中的齒面嚙合非常重要，需要遵守嚴(yán)格的嚙合要求，利用傳動(dòng)的方式保證相互之間的間距合理，同時(shí)對(duì)于齒面的修復(fù)以及形狀的修整等都需要應(yīng)用到嚙合原理，保證嚙合原理基礎(chǔ)上在結(jié)合局部應(yīng)用方式進(jìn)行作業(yè)，其中齒面嚙合期間需要保證相互之間的共軛，這樣才能實(shí)現(xiàn)齒面作業(yè)的質(zhì)量提升。局部控制作業(yè)過(guò)程中，能夠很好的預(yù)防其中的齒面接觸變化，同時(shí)設(shè)置固定點(diǎn)作為研究基點(diǎn)，逐漸展開(kāi)研究，為其他建模方案等提供保障。

首先是根據(jù)設(shè)計(jì)研究的基本理論作為基礎(chǔ)，積極展開(kāi)理論研究以及分析，及時(shí)記錄銑齒齒面的數(shù)據(jù)信息，能夠保證在進(jìn)行雙面作業(yè)期間，保證作業(yè)能夠有理論依據(jù)。其次是在進(jìn)行齒面作業(yè)過(guò)程中，建立準(zhǔn)確的作業(yè)坐標(biāo)軸，完善作業(yè)的基本理論體系，對(duì)小齒面的嚙合作業(yè)期間，能夠準(zhǔn)確進(jìn)行推導(dǎo)，保證作業(yè)參觀點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定作業(yè)的主方向。再者是對(duì)齒面作業(yè)期間的參考點(diǎn)研究分析，參考點(diǎn)的研究分析過(guò)程中，對(duì)于傳統(tǒng)形式來(lái)講，這種手段能夠很好的保證齒輪嚙合面的間距，利用函數(shù)計(jì)算的方式對(duì)其展開(kāi)計(jì)算，確定嚙合面的半徑之后，進(jìn)行準(zhǔn)確計(jì)算，確定整個(gè)嚙合面長(zhǎng)軸的面積，在進(jìn)行設(shè)計(jì)作業(yè)，這樣能夠保證作業(yè)面積的準(zhǔn)確以及為質(zhì)量提供更好的保障。最后是結(jié)合小齒輪的面積方程式以及已經(jīng)掌握的相關(guān)條件為基礎(chǔ)，從小齒輪的方向上對(duì)大齒輪進(jìn)行推論，計(jì)算大齒輪的設(shè)計(jì)面積，確定主軸變化基礎(chǔ)上，對(duì)設(shè)計(jì)的主方向進(jìn)行確定，雙方同時(shí)進(jìn)行大齒輪設(shè)計(jì)作業(yè)，提高大齒輪作業(yè)的準(zhǔn)確性。

3.2 三維建模技術(shù)研究分析

三維建模技術(shù)研究是小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)與加工期間的關(guān)鍵步驟，本身子齒輪的齒面設(shè)計(jì)以及加工等就需要通過(guò)非常復(fù)雜的方式以及過(guò)程才能實(shí)現(xiàn)，其基本過(guò)程需要根據(jù)矩陣變換方式展開(kāi)推導(dǎo)，在推導(dǎo)出來(lái)之后對(duì)其中的齒輪加工等過(guò)程進(jìn)行監(jiān)督，及時(shí)監(jiān)督三維建模技術(shù)是對(duì)齒輪設(shè)計(jì)以及加工負(fù)責(zé)任的重要表現(xiàn)。在實(shí)際加工應(yīng)用過(guò)程中，齒輪本身的嚙合面就需要注意，運(yùn)動(dòng)過(guò)程中，刀齒進(jìn)行磨合，磨合之后形成齒輪中的冠齒，冠齒是齒輪運(yùn)行中最基礎(chǔ)同時(shí)也是關(guān)鍵部位，所以在進(jìn)行刀齒選擇上，一定要重視刀齒的質(zhì)量，否則在刀齒運(yùn)行過(guò)程中，將會(huì)受到嚴(yán)格的影響，導(dǎo)致設(shè)計(jì)作業(yè)停止。所以在進(jìn)行設(shè)計(jì)作業(yè)期間，一定要保證嚙合過(guò)程中的，刀齒質(zhì)量，能夠完整的實(shí)現(xiàn)整個(gè)加工作業(yè)過(guò)程，與此同時(shí)還需要重視在數(shù)據(jù)以及坐標(biāo)弧度等方面進(jìn)行確定，這樣能夠保證準(zhǔn)確性，與此同時(shí)，對(duì)于設(shè)計(jì)作業(yè)期間，涉及到的切削過(guò)程，注意坐標(biāo)軸之間的變換，及時(shí)掌握坐標(biāo)軸變化，防止在施工作業(yè)期間數(shù)據(jù)等出現(xiàn)問(wèn)題。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，小模數(shù)弧齒錐齒輪的設(shè)計(jì)與加工新方法，對(duì)其來(lái)講是一個(gè)非常大的突破，并且在生產(chǎn)效益以及質(zhì)量上都能夠提供更好的保障，其中的數(shù)據(jù)等也能夠更加準(zhǔn)確的計(jì)算，從整體上促進(jìn)小模數(shù)弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)加工的進(jìn)步。

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