我国研制出新型螺旋齿线圆柱齿轮与加工机床

据了解，圆柱齿轮传动是动力传动机构中最广泛应用的一种传动方式，而目前主流的齿轮成形方法包括滚齿法和插齿法，但是两种方法存在加工时间长、效率慢的问题，还会使齿轮的不同周向截面分度圆处齿廓压力角不等，导致齿轮啮合不平稳，噪声较大。为此，研发出一种新型圆柱齿轮和加工方法的需求十分紧迫。

该团队负责人黄嘉铭介绍，在项目研制初期，市面上并没有适配的加工机床，需要在现有车床上改造。在加工机床研发方面，该团队从机床结构设计做起，改进数控系统与伺服电机，自己接线与调试机床控制系统，但是在电路信号处理方面团队受专业知识限制，只能从电路基本专业知识开始学起，十分消耗精力。最终通过系统地学习专业知识，搭建完成了螺旋齿线圆柱齿轮高效加工机床。

“为实现对齿轮的连续快速加工，我们团队经过反复研究，采用旋转大刀盘。刀盘上依据平面螺旋线布置若干个刀片，平面螺旋线螺距与被加工齿轮齿距相等，刀盘快速旋转，当旋转一圈时被加工齿轮旋转一个齿，旋转刀盘带动刀片连续切削齿轮不同齿槽，这样可以实现对齿轮的连续快速加工。”宋爱平教授说。

此新型螺旋齿线圆柱齿轮加工方法的齿轮齿线为平面螺旋线，加工时间与普通齿轮滚齿加工时间相比可缩短50%~90%。根据加工齿轮直径的大小区分，大直径齿轮加工时间可缩短90%左右，小直径齿轮加工时间可缩短60%左右，大大减少齿轮制造时间，降低齿轮生产成本。

尤其是在不受力状态下，齿面接触为点接触；受力状态下考虑齿面接触弹性变形，接触区间主要分布于一对齿轮的接触齿面中间60%~90%区域，且轮齿两端略微悬空，能有效减少轮齿两端齿根处的弯曲应力，从而提升齿轮承载能力。目前，该团队已取得相关发明专利10件，发表中文核心论文10篇、SCI1篇。

（受访者供图）

（来源：科技日报）