剃齒加工成形作為齒輪加工成形方式之一，具有加工效率高、經(jīng)濟(jì)價(jià)值高等特點(diǎn)。以某型斜齒輪為研究對象，對斜齒輪軸向剃齒加工成形進(jìn)行分析，同時(shí)對斜齒輪軸向剃齒加工動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究。研究及分析結(jié)果表明：在斜齒輪軸向加工成形過程中，隨著展開角度增加，剃齒刀關(guān)鍵加工參數(shù)呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢，而被加工斜齒輪關(guān)鍵參數(shù)基本保持不變;不同展開角度下，剃齒刀受力、加速度及速度等動(dòng)力學(xué)特性參數(shù)不同。該研究可為斜齒輪剃齒加工成形、剃齒加工過程中振動(dòng)噪聲減小等方面提供理論依據(jù)及技術(shù)支持。

　　斜齒輪作為機(jī)械傳動(dòng)中常用零件，具有承載能力強(qiáng)、經(jīng)久耐用等優(yōu)點(diǎn)，因其傳動(dòng)平穩(wěn)、沖擊振動(dòng)噪聲小、承載能力大等特點(diǎn)在重載場合中應(yīng)用廣泛。為了獲得加工精度高、綜合性能優(yōu)良的斜齒輪，國內(nèi)外眾多學(xué)者對斜齒輪材料、加工成形、熱處理及結(jié)構(gòu)優(yōu)化等方面進(jìn)行了優(yōu)化和改進(jìn)。基于對斜齒輪剃齒成形的研究，以某型斜齒輪為研究對象，對斜齒輪軸向剃齒動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究，為斜齒輪軸向剃齒加工成形提供重要的參考。

　　一、 斜齒輪軸向剃齒成形原理

　　斜齒輪在軸向剃齒加工成形過程中，斜齒輪軸線與剃齒刀軸線存在一定的角度即軸交角，如圖 1 所示。

　　由圖 1 可知，根據(jù)加工位置、加工齒形深度的不同，斜齒輪與剃齒刀軸交角大小是不斷變化的，為了保證軸向剃齒加工成形的斜齒輪傳動(dòng)精度高，需要軸向剃齒加工成形對應(yīng)的參數(shù)隨動(dòng)變化，從而保證軸向剃齒加工出來的斜齒輪精度好。

　　斜齒輪軸向剃齒加工成形原理如圖 2 所示。斜齒輪軸向剃齒加工主要由剃齒刀、帶固定座待加工成形的斜齒輪組成。剃齒刀做繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)和沿斜齒輪軸線的平移運(yùn)動(dòng)，待加工成形的斜齒輪做繞自身軸線的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，剃齒刀與待加工成形的斜齒輪接觸，在剃齒力作用下同時(shí)在旋轉(zhuǎn)和平移的運(yùn)動(dòng)下逐漸將斜齒輪加工成形。

　　二、 斜齒輪軸向剃齒加工成形

　　軸向剃齒加工成形是斜齒輪的一種既經(jīng)濟(jì)又高效的精加工成形方式。剃齒刀設(shè)計(jì)為齒面上有鋸齒狀的螺旋圓柱斜齒輪的形式。為了高效、高精度地將斜齒輪剃齒加工成形，在斜齒輪軸向剃齒加工成形過程中，需要對剃齒刀進(jìn)行多次刃磨，一般需要 4～10 次。在斜齒輪軸向剃齒加工成形中，剃齒刀朝向被加工斜齒輪的進(jìn)給運(yùn)動(dòng)和被加工斜齒輪軸線平行，沒有剃齒刀的徑向運(yùn)動(dòng)，這樣使得軸向剃齒加工成形適合加工寬度較大的大型齒輪。本文研究的斜齒輪軸向剃齒加工成形剃齒刀參數(shù)：

　　齒數(shù)：43；法向模數(shù)/mm：4.25；法向壓力角/(°)：20；螺旋角/(°)：15；剃刀分度圓直徑上的法向齒厚/mm：6.579；最終刃磨剃刀分度圓直徑上的法向齒厚/mm ：6.079 ；剃刀齒頂圓直徑 Φ/mm：197.7 ；最終刃磨剃刀齒頂圓直徑 Φ/mm：195.961。

　　根據(jù)斜齒輪軸向剃齒加工成形剃齒刀參數(shù)及斜齒輪軸向剃齒加工成形原理，對斜齒輪進(jìn)行軸向剃齒加工成形。斜齒輪加工成形過程中需要對剃齒刀進(jìn)行刃磨，得到斜齒輪軸向剃齒加工成形不同刃磨次數(shù)下關(guān)鍵參數(shù)如表 1 所示。

　　由表 1 可知，在斜齒輪軸向剃齒加工成形過程中，隨著剃齒刀刃磨次數(shù)增加，剃刀有效齒形的起點(diǎn)直徑、剃刀有效齒形的終點(diǎn)直徑、要求的剃刀有效齒形的終點(diǎn)直徑逐漸減小，而實(shí)際被加工齒輪有效齒形的起點(diǎn)直徑、被加工齒輪有效齒形的起點(diǎn)直徑、被加工齒輪有效齒廓的終點(diǎn)直徑基本保持不變。根據(jù)表 1 得到斜齒輪軸向剃齒加工成形不同刃磨次數(shù)下斜齒輪和剃齒刀之間的關(guān)鍵參數(shù)如表 2 所示。

　　由表 2 可知，在斜齒輪軸向剃齒加工成形過程中，隨著剃齒刀刃磨次數(shù)增加，被加工齒輪分度圓直徑上的法向齒厚、斜齒輪與剃齒刀之間的中心距、斜齒輪與剃齒刀之間的軸交角都呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢。在實(shí)際加工中上述參數(shù)的微調(diào)變動(dòng)讓剃齒刀對應(yīng)參數(shù)坐標(biāo)與加工斜齒輪要求的坐標(biāo)參數(shù)吻合度更高，加工出來的斜齒輪精度更好。

　　三、 斜齒輪軸向剃齒加工動(dòng)力學(xué)特性研究

　　根據(jù)斜齒輪軸向剃齒加工成形過程及參數(shù)，仿真計(jì)算得到斜齒輪軸向剃齒加工成形中不同展開角度下的剃齒刀受力情況如圖 3 所示。

　　由圖 3 可知，在斜齒輪軸向剃齒加工成形過程中，在不同的展開角度下剃齒刀受力不同。整體表現(xiàn)為隨著展開角度增加，剃齒刀受力呈現(xiàn)正、反向齒形的交替周期性變化。

　　為了更好地了解斜齒輪軸向剃齒加工過程中的動(dòng)力學(xué)特性，仿真計(jì)算得到斜齒輪軸向剃齒加工成形中不同展開角度下的剃齒刀加速度、速度變化規(guī)律如圖 4 所示。

　　由圖 4 可知，在斜齒輪軸向剃齒加工成形過程中，在不同的展開角度下剃齒刀加速度和速度不同。整體表現(xiàn)為隨著展開角度增加，剃齒刀加速度和速度都呈現(xiàn)先增加后減小的變化趨勢。

　　四、 結(jié)語

　　斜齒輪作為斜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)中的重要零件，直接影響斜齒輪傳動(dòng)效率、精度、平穩(wěn)性。斜齒輪傳動(dòng)系統(tǒng)由于其具有承載能力大、疲勞壽命高等優(yōu)良特點(diǎn)，在船舶、煤礦、工程機(jī)械、航空航天等重載領(lǐng)域中廣泛應(yīng)用。以某型斜齒輪為研究對象，基于斜齒輪軸向剃齒加工成形工藝，對斜齒輪軸向加工成形關(guān)鍵參數(shù)及動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行研究和分析，獲得斜齒輪在軸向加工成形過程中的關(guān)鍵參數(shù)及動(dòng)力學(xué)特性的變化規(guī)律，為斜齒輪剃齒加工成形、增加剃刀壽命、減小加工振動(dòng)噪聲等方面提供了有益的借鑒及技術(shù)支持。