准双曲面齿轮数控加工研究

在齿轮传动中，特别是在相交轴线的机械传动中，直齿锥齿轮应用广泛。因为直齿锥齿轮比准双曲面齿轮易于设计和加工，其齿线在机械传动中也不产生轴向力。但是，在机械传动过程中，在运动平稳性以及承载能力等方面。直齿锥齿轮却不如准双曲面齿轮。准双曲面齿轮强度高，能够更平稳地工作，适宜于减速比较大的传动，齿面磨损均匀，改善接触区，能够提高齿面光洁度，同时降低噪声。所以在轿车中几乎普遍采用准双曲面齿轮。为此，我们提出了准双曲面齿轮的加工理论参数及仿真研究非常必要。

一、准双曲面齿轮副基本几何设计

准双曲面齿轮副几何参数如图1所示：两轴线与P点的位置决定了准双曲面齿轮传动的性质。K1K2节垂线，ε大齿轮轴截面上偏置角，r1小圆节圆半径，r2大圆节圆半径。E为偏置距，Σ轴夹角，η小轮轴截面上偏置角。节平面为两节锥的共切面，节锥面为双曲面的近似。

二、准双曲面齿轮设计参数计算方法

随着计算机技术的发展，电子表格软件、数据库也不断发展，向准双曲面齿轮繁琐数据的计算和智能化使用，提供了极大的方便。使用现代计算机电子表表软件，可以进行准双曲面齿轮表格定制、处理复杂繁琐的数据，进行非常方便、快捷的数据分析和计算。

三、准双曲面齿轮仿真加工

在数控加工之前，通过在软件上进行仿真加工，不仅可以检测出加工过程中的参数计算设置情况，刀具、工件是否变形、过载情况，而且利用数控加工仿真，可对加工中的几何参数，力学性能作出分析与评价，以此改善切削条件，提高加工质量。成形法加工大齿轮：在CATIA软件或UG软件中，基于调整的参数，建立机床坐标系、大齿轮坐标系、刀盘坐标系。根据调整参数，完成建模。采用成形法加工大齿轮。刀倾法加工小齿轮：小齿轮与摇台间存在滚比，可以在三维AutoCAD软件中，根据机床调整参数，建立机床坐标系、小齿轮坐标系、刀盘坐标系，之后，根据滚比，建立轮坯一系列包络线，包络线拟合成曲面，由曲面生成切削体，利用阵列和布尔操作，完成建模。采用刀倾法加工小齿轮。此时，就可以进行数控加工的仿真加工了。如图所示。优化曲面加工工艺，确定合理参数。反复进行参数设置，进行仿真加工，选取最佳参数，确定最优方案。准双曲面齿轮仿真加工如图3所示。

四、结束语

本文针对准双曲面齿轮数控加工参数优化与仿真等主要方面进行了探索与研究，形成一些关于准双曲面齿轮制造系统的理论成果，构建出了准双曲面齿轮仿真加工系统。当然，准双曲面齿轮领域还有很多问题有待于继续深入的研究。

作者：胡虹 朱秀荣 单位：吉林工程技术师范学院机械工程学院