弧齒錐齒輪作為汽車驅(qū)動(dòng)橋主減速器的關(guān)鍵零部件，其質(zhì)量精度直接決定著整橋的質(zhì)量水平。弧齒錐齒輪，工件的假想平面齒輪節(jié)線是圓弧的一部分。（圖1）
　　
　　弧齒錐齒輪的加工方式有很多種，主要包括展成法、成型法等。目前廣泛應(yīng)用的是展成法，又可以分為單刀號(hào)雙面切齒法、簡(jiǎn)單雙面切齒法、固定安裝切齒法、單刀號(hào)雙面切齒法及雙重雙面切齒法。
　　
　　根據(jù)假想平面齒輪的概念，我們可以利用刀盤刀刃運(yùn)動(dòng)的軌跡代替假想平面齒輪上的輪齒，利用被加工齒輪與假想平面齒輪相嚙合的運(yùn)動(dòng)切制出錐齒輪。為此，銑刀盤即相當(dāng)于與之相嚙合的齒輪。
　　
　　雙面銑刀盤，內(nèi)外刀尖直徑的平均值Dg，稱為銑刀盤的公稱直徑。單面刀盤的公稱直徑，以其刀尖直徑靠近某雙面刀盤的公稱直徑來稱呼。
　　
　　刀盤公稱直徑的選取，與被加工齒輪的大小、螺旋角、模數(shù)、根錐頂與節(jié)錐頂?shù)南鄬?duì)位置以及切削條件有關(guān)。刀盤直徑選取的正確與否，會(huì)直接影響被加工齒輪的各種輪齒參數(shù)，從而影響齒輪加工精度和加工效率。
　　
　　銑刀盤銑削的展成運(yùn)動(dòng)分析
　　
　　為了獲得較好的輪齒接觸區(qū)，小輪加工時(shí)一般采用展成法加工。加工時(shí)刀盤和工件的位置關(guān)系如圖2。
　　
　　從圖上可以看出主要影響刀盤位置的因素有中點(diǎn)錐距（平均錐距A）、螺旋角β、刀盤半徑Rc
　　
　　調(diào)整機(jī)床時(shí)，必須使被切齒輪的節(jié)錐面與假想平頂齒輪的節(jié)錐面相切，并做純滾動(dòng)，而刀頂選裝平面則要與被切齒輪的根錐相切。于是刀盤軸線垂直于根錐面，而與節(jié)錐面傾斜一個(gè)大小等于被切齒輪齒根角的角度。
　　
　　從圖3上可以看出：刀盤是機(jī)床搖臺(tái)帶動(dòng)的，搖臺(tái)中心表示冠輪中心，機(jī)床中心與節(jié)錐頂點(diǎn)重合。輪齒齒長(zhǎng)方向的彎曲是個(gè)圓，而其半徑與刀盤半徑相同。
　　
　　刀盤半徑對(duì)于齒長(zhǎng)方向輪齒曲率的影響分析
　　
　　根據(jù)弧齒錐齒輪的概念，螺旋角被定義為齒面某點(diǎn)上，齒面節(jié)線與過此點(diǎn)的節(jié)錐母線所形成的角度。由此可以看出，弧齒錐齒輪的齒長(zhǎng)方向上各點(diǎn)的螺旋角不同。雖然不同的刀盤直徑變化不會(huì)影響中點(diǎn)螺旋角，但在中點(diǎn)螺旋角一定的情況下，刀盤直徑的變化會(huì)引起輪齒大端和小端螺旋角的差值變化。
　　
　　根據(jù)齒輪設(shè)計(jì)資料，大小端的螺旋角計(jì)算公式分別為：
　　
　　以中國(guó)重汽濟(jì)南橋箱有限公司內(nèi)一對(duì)齒輪副為例，說明選取不同刀盤半徑對(duì)其影響：
　　
　　該齒輪副傳動(dòng)比35/13，模數(shù)13.2mm，軸交角90°，壓力角22.5°，齒寬72mm，中點(diǎn)螺旋角35°，大輪節(jié)圓直徑462mm，小輪節(jié)圓直徑171.6mm，外錐距246.42mm，小端錐距174.42mm，中點(diǎn)錐距210.42mm。
　　
　　當(dāng)選用公稱直徑為20英寸的刀盤時(shí)：小端螺旋角：32°23'5"，大端螺旋角：38°24'2"，則大端與小端螺旋角差值為6°57"。
　　
　　當(dāng)選用公稱直徑為18英寸的刀盤時(shí)：小端螺旋角：31°12'46"，大端螺旋角：39°28'35"，則大端與小端螺旋角差值為8°25'49"。
　　
　　當(dāng)選用公稱直徑為16英寸的刀盤時(shí)：小端螺旋角：29°46'49"，大端螺旋角：40°50'40"，則大端與小端螺旋角差值為11°3'51"。
　　
　　當(dāng)選用公稱直徑為14英寸的刀盤時(shí)：小端螺旋角：27°56'46"，大端螺旋角：42°38'1"，則大端與小端螺旋角差值為14°41'15"。
　　
　　雖然刀盤半徑的變化對(duì)于直接接近齒面中點(diǎn)部位沒有明顯影響，但對(duì)小端和大端的螺旋角變化有明顯影響。在點(diǎn)螺旋角不變的前提下，所選取的刀盤直徑越接近被加工齒輪的中點(diǎn)錐距，其大端與小端的螺旋角差值越小。
　　
　　銑刀盤直徑對(duì)于小輪齒槽寬的影響
　　
　　當(dāng)一對(duì)齒輪副的參數(shù)確定后，其輪齒兩端螺旋角的差別是決定小輪齒槽寬的主要因素。小輪大小端齒槽寬的計(jì)算公式分別為：
　　
　　小輪大端齒槽寬：
　　
　　式中bOP與bOG分別為小輪大端齒根高與大輪大端齒根高。
　　
　　WOG為大輪大端齒槽寬。
　　
　　BMN為大端的zui小法向間隙。
　　
　　Pn為中點(diǎn)法向周節(jié)。
　　
　　小輪大端齒槽寬：
　　
　　式中b1P與b1G分別為小輪小端齒根高和大輪小端齒根高。
　　
　　W1G為大輪小端齒槽寬。
　　
　　在大輪大端齒槽寬數(shù)值相同的情況下，我們可以分析刀盤直徑對(duì)于小輪輪齒大端齒槽寬的影響。
　　
　　由上節(jié)的公式可以看出，刀盤直徑的變化直接影響輪齒大端和小端的螺旋角。而從小輪大端齒槽寬的計(jì)算公式可以看出，刀盤半徑是通過公式中的*項(xiàng)和第四項(xiàng)的螺旋角余弦體現(xiàn)的。公式中的第四項(xiàng)中的齒側(cè)間隙是由大端測(cè)定并且是固定的，因此可以看做是*項(xiàng)中的變化對(duì)小輪齒槽寬影響較大。
　　
　　當(dāng)考慮到精切刀頭的磨損及輪齒加工的表面質(zhì)量時(shí)，精切余量在小輪大端和小端的變化是個(gè)關(guān)鍵因素。為獲得比較均勻的精切加工余量，必須盡量減小小輪大端和小端的齒槽寬的差別。
　　
　　圖5從左到右依次為：較小刀盤半徑、標(biāo)準(zhǔn)刀盤半徑與較大刀盤半徑對(duì)小輪齒槽寬的影響的示意圖。當(dāng)采用較小的刀盤時(shí)，齒槽寬將會(huì)發(fā)生反向收縮，即輪齒小端的齒槽寬大于輪齒大端的齒槽寬。當(dāng)采用較大的刀盤半徑時(shí)，輪齒的小端齒槽寬將會(huì)過小，導(dǎo)致精切中的余量變化極其顯著。
　　
　　銑刀盤直徑對(duì)于傾斜根線的輪齒收縮的影響
　　
　　傾斜根線（TRL）即為在弧齒錐齒輪設(shè)計(jì)中，對(duì)標(biāo)準(zhǔn)齒根線傾斜一定角度，使得內(nèi)錐距處輪齒變矮，大端處輪齒變高。因而，小端齒槽寬可以增大，大端齒槽寬隨之減小，由此大小輪兩者輪齒兩端齒根高近似相同，以減少齒槽寬的變化。
　　
　　Wildhaber在1945年提出的傾斜根線的大輪和小輪齒根角的總和計(jì)算公式為：
　　
　　Pd為齒輪的徑節(jié)。在根線傾斜方式中，雖然根線可以圍繞輪齒上的任何截面傾斜，但應(yīng)用zui多的為根線圍繞齒寬中點(diǎn)截面傾斜（TRLM）。沿齒寬中點(diǎn)傾斜時(shí)，在輪齒中點(diǎn)保持了要求的工作齒高，同時(shí)避免輪齒兩端的根切和齒頂寬變窄。當(dāng)?shù)侗P半徑減小時(shí)，也減小，當(dāng)rc=AsinΦ時(shí)，為零，即為等高齒的情況。
　　
　　傾斜根線技術(shù)有以下優(yōu)點(diǎn)：可以減少使用各種刀盤半徑的齒輪齒槽寬的收縮。由于刀頂距的選擇是受齒槽寬收縮的影響的，可用的zui大刀頂距是受輪齒的zui小齒槽寬所限制的，所以齒槽寬收縮的減少使刀頂距的選擇范圍更大了。
　　
　　圖6反映了刀盤半徑對(duì)于弧齒錐齒輪輪齒齒根角總和的影響。
　　
　　結(jié)語：
　　
　　弧齒錐齒輪銑齒刀盤的各項(xiàng)參數(shù)對(duì)于輪齒幾何參數(shù)和齒輪傳動(dòng)強(qiáng)度方面的影響，國(guó)內(nèi)應(yīng)用并不多，研究和探索不夠深入，需要大家進(jìn)一步進(jìn)行相關(guān)理論探索和試驗(yàn)研究。