一、普通倒錐齒的特點(diǎn)和加工工藝

　　1.普通倒錐齒的數(shù)學(xué)模型

　　倒錐齒在汽車(chē)變速器的應(yīng)用十分廣泛。通常的倒錐齒，利用機(jī)械原理中的關(guān)系式：Tan(c) = tan (b) * tan (an) 得出，齒側(cè)角度取決于根角b和壓力角an。其中c為齒側(cè)角度。

　　由此看出，按倒錐齒原理，設(shè)齒寬為l，則：DS=l*tan(c),H=l*tan(b),得出： DS=H*Tan(an)。即，如果需加工出倒錐，使齒厚最小端與最大端相差單邊DS齒厚，那么，需要大端與小端齒根深度相差H。加工結(jié)果如圖1所示

圖1

　　2.普通倒錐齒加工工藝

　　對(duì)于此種倒錐、錐齒根齒輪的加工，通常有插齒、滾齒、擠齒等方式，我司多采用滾齒工藝，如圖2所示，利用數(shù)控滾齒機(jī)X軸和Z軸聯(lián)動(dòng)加工。

　　圖2

　　二、平齒根倒錐齒的特點(diǎn)和加工工藝

　　1.平齒根倒錐齒的特點(diǎn)

　　以美國(guó)某客戶(hù)離合器滑套為例，齒側(cè)要求控制斜度，如圖3所示。

圖3

　　齒根要求平直，如圖4所示。

　　圖4

　　兩種齒輪的外觀差別如圖5所示，左邊為普通倒錐齒輪，右邊為平齒根倒錐齒輪。

　　圖5

　　2. 平齒根倒錐齒滾齒運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)

　　結(jié)合產(chǎn)品結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，即從大端面到小端有齒厚變化，且齒根平直。所以，在進(jìn)行軸向進(jìn)給的同時(shí)，徑向不能進(jìn)刀。為了實(shí)現(xiàn)每個(gè)截面不同的齒厚，我們需要在刀具的相應(yīng)位置對(duì)應(yīng)產(chǎn)品齒厚，因此我們選擇了雙導(dǎo)程滾刀滾齒工藝。

　　圖6

　　如圖6所示，計(jì)算出給定M值位置的齒槽寬，規(guī)劃好滾刀進(jìn)刀位置和出刀位置，并延伸計(jì)算出對(duì)應(yīng)的齒槽寬，圖6進(jìn)刀位置齒槽寬為3.63mm，出刀位置齒槽寬為6.32mm。進(jìn)刀位置到出刀位置的距離，即滾齒機(jī)Z軸的行程為29.96mm。根據(jù)設(shè)備有效竄刀行程，我們初步設(shè)計(jì)滾刀有效長(zhǎng)度為90mm，并把齒輪進(jìn)刀位置的齒厚復(fù)制給滾刀竄刀起始位置，把齒輪出刀位置齒厚復(fù)制給滾刀竄刀終止位置，得出如圖7的計(jì)算式。

　　圖7

　　根據(jù)刀具設(shè)計(jì)螺旋升角進(jìn)行修整，計(jì)算式如下，△sn=2*0.0456*△z, △sn=△Y*0.3/π*mn*cos(λ)。其中，△sn為齒厚變化量，△z為行程變化量，△Y為滾刀位移變化量，螺旋升角λ=2.38°，設(shè)計(jì)滾刀每個(gè)齒距的齒厚增量為0.3mm。計(jì)算出，當(dāng)滾刀位移為90mm時(shí)，齒輪軸向移距為29.7 mm。

　　3. 平齒根倒錐齒雙導(dǎo)程滾刀設(shè)計(jì)

　　在以上對(duì)滾齒運(yùn)動(dòng)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，雙導(dǎo)程滾刀結(jié)構(gòu)基本成形。雙導(dǎo)程即滾刀螺旋線展開(kāi)為齒厚成錐度，最小齒厚3.63mm，最大齒厚6.33mm。中截面齒距為p=π*mn=9.975mm,因?yàn)榇嬖阱F度，左刀面齒距為9.825mm，右刀面齒距為10.125mm。

　　如圖8所示，每個(gè)齒距增加0.3mm厚度，則第一個(gè)齒距位置厚度為3.93mm，以此類(lèi)推，9個(gè)齒距后達(dá)到6.33mm。

　　圖8

　　4.滾齒機(jī)選用以及程序特點(diǎn)

　　為了實(shí)現(xiàn)以上運(yùn)動(dòng)，我們選擇重慶機(jī)床廠的YS3118CNC5，并且只有西門(mén)子系統(tǒng)帶C軸補(bǔ)償子程序功能。圖9、10所示。

　　圖9

　　圖10

　　正常的分齒運(yùn)動(dòng)是，滾刀(1頭刀)轉(zhuǎn)一圈，齒輪轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒，但現(xiàn)在y軸竄刀，造成滾刀位置改變。后來(lái)由機(jī)床廠的工程師添加了y軸與工作臺(tái)c軸的關(guān)聯(lián)程序。將y軸竄刀看成齒條與齒輪的嚙合， 即y軸竄一個(gè)齒距，c軸需轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)齒(15°)，補(bǔ)償轉(zhuǎn)動(dòng)方向如下圖 ，同磨齒的加工方式。

　　如果不進(jìn)行C軸補(bǔ)償，加工出的齒輪將出現(xiàn)“亂齒”，如圖11所示。

圖11

　　5.齒廓傾斜偏差fha修正。

　　由于滾刀左右齒面的齒距不同，以齒輪左齒面為例：如圖滾刀的右齒面加工齒輪的左齒面，其齒距為10.125?？傻米簖X面的模數(shù) mn=10.125/π=3.22288，αn=30° 根據(jù)基圓相等原理，將模數(shù)轉(zhuǎn)換為3.175，可得3.22288*cos(30°)=3.175*cos(αn’) αn’=28.467°<30°，右齒面相反。如圖12所示。

圖12

　　如果不進(jìn)行壓力角修正，將出現(xiàn)如圖13,齒廓傾斜偏差fha一邊倒的情形。

　　圖13