螺旋锥齿轮铣齿展成原理与数控加工.pdf

第33卷第2期河北理工大学学报(自然科学版)Vo1．33No．2

2011年5月JournalofHebeiPolytechnicUniVersity(NaturalScienceEdition)May．201l

文章编号：1674—0262(2011)02—0070—04

螺旋锥齿轮铣齿展成原理与数控加工

刘春华，冯立艳

(河北联合大学机械工程学院，河北唐山063009)

关键词：螺旋锥齿轮；展成原理；数控加工；加工程序

摘要：通过分析螺旋锥齿轮加工展成原理及螺旋锥齿轮铣齿机的结构和机床运动关系，建立

了螺旋锥齿轮铣齿机加工坐标系。分析了数控螺旋锥齿轮铣齿机调整参数的原理和计算方

法，建立了螺旋锥齿轮铣齿机的数控加工模型。并通过实例介绍螺旋锥齿轮数控加工程序的

编制。

中图分类号：TH132文献标志码：A

0引言

螺旋锥齿轮是机械传动实现相交轴运动传递的基础元件，它具有重合度大、传动平稳、噪音小，承载能力

高等优点，被广泛应用于各种机器设备中，是目前汽车、飞机等高精高速重载设备的主传动元件。在齿轮加

工行业属于一个加工难点，加工过程中对机床调整的要求很高。因此对螺旋锥齿轮的数控加工技术的研究

成为螺旋锥齿轮加工行业的一个重点。

1螺旋锥齿轮铣齿展成原理

螺旋锥齿轮铣齿原理如图l所示：机床上的摇台机构模

拟一个假想的齿轮，安装在摇台上的铣刀盘旋转形成切削面

相当于假想齿轮的一个齿面。当被加工齿轮毛坯与假想齿轮

按照一定的传动比绕各自的轴线一同旋转时，铣刀盘就在齿

轮毛坯上切出一个齿槽。然后摇台反转到初始位置，工件箱

随床鞍一起后退，同时被加工齿轮转过一定的分齿角度，进入

下一个切齿循环。反复进行即可完成整个齿轮的加工。这种

加工方法称为展成法，摇台所代表的假想齿轮称为产形轮。图1加工原理示意图

2数控螺旋锥齿轮铣齿机结构与数学模型

数控螺旋锥齿轮铣齿机机床简图如图2所示。根抛实际加工时各个机床部件所起的作用以及运动规律

建立机床坐标系统如图3所示。以机床为中心建立总坐标系∑{一x—Y…Z)，0，是机床中心，Z通过

摇台中心垂直摇台面指向摇台体外，X一Y平面是机床平面，这个坐标系是静坐标系。摇台∑{，X

，Yz)和刀盘∑{Ok，x，Y，)是动坐标系，摇台坐标原点与机床坐标原点O重合，刀盘坐标系

原点位于刀尖平面中心，刀尖平面xOY与机床xY重合。∑．．o，x，Y．么是与工件固联

收稿日期：2Ol0一o9～o1

第2期刘春华，等：螺旋锥齿轮铣齿展成原理与数控加工7l

的坐标系。c是工件齿轮设计交叉点。在展成加工过程中，坐标系与摇台一起绕z旋转，角为摇台

(产形轮)的当前转角；坐标系∑与工件一起绕z．轴旋转，角‰为工件齿轮相对于产形轮转角的当前

转角。角表示摇台、刀盘中心连线与过摇台中心水平线之间的夹角；S表示摇台、刀盘中心间的距离；角

表示工件箱调整装置的安装角度。E为垂直轮位，利用假想平顶齿轮原理加工弧齿锥齿轮时E值为零；x表

示刀盘对标准位置沿摇台中心线方向前进或后退的距离，直接影响被切齿轮的切齿深度；X表示工件齿轮

设计交叉点与机床中心点间距离。

刀盘摇鸯工件

底癌

图2机床简图图3螺旋锥齿轮铣齿机加工坐标系

3螺旋锥齿轮数控加工的参数计算

3．1刀位参数计算

利用假想平顶齿轮原理加工螺旋锥齿轮时，首先要根据被加工齿轮几何参数确定切齿刀盘的名义半径

，然后确定刀位，即确定刀盘中心在机床坐标系中的位置。图4为刀位计算示意图。

螺旋锥齿轮铣齿机调整刀位时，刀盘中心在

机床坐标系XOy平面内的垂直坐标V和水平坐

标H分别为