螺旋锥齿轮是实现相交轴运动传递的基础元件，由于其传动具有重合度大、承载能力高、传动效率高、传动平稳、噪声小等优点而被广泛应用于汽车、飞机、机床和各种机械产品中。由于其原理上的复杂性，导致机床结构和加工调整在所有金属切削机床中最为复杂且加工周期长。因此，研究高速、高精、高效和柔性自动化的螺旋锥齿轮加工机床显得尤为重要。 由于锥齿轮技术难度大，目前世界上只有美国Gleason(格里森)，瑞士Oerlikon(奥立康)和德国Klingelnberg(克林贝尔)三家公司拥有这方面的技术，他们分别代表了锥齿轮的三种体制，且各成体系，互不公开。数控技术的应用，大大简化了机床机构，现在这些国家已经研制出了螺旋锥齿轮数控加工机床，它的推出令人耳目一新。 我国对螺旋锥齿轮加工的研究仍集中在“格里森”机床方面。这种机床参数多、不易操作、调试复杂、机床控制参数的计算结果在很大程度上取决于计算者的经验和技术水平，这样就限制着螺旋锥齿轮的应用和发展。 国内虽然基本搞清了其技术原理，但在数控应用方面，还有很大差距，数控系统仍以引进Fanuc公司和Siemens公司为主，这些通用的数控系统未考虑螺旋锥齿轮的特点，不能充分发挥其性能，CAD与CAM未能实现一体化，价格也较贵。如果依靠进口，机床价格更贵，并且他们对此也实现技术封锁，这对于我国齿轮机床的应用极为不利。因此，根据锥齿轮加工特点需要有自己的一套数控系统，利用我所多年来在数控方面的成功开发经验，我们便提出了开发螺旋锥齿轮数控系统的构想。作者承担了此任务，本课题来源于河南省自然科学基金项目“仿形数字化加工技术研究”，编号：004053100。 为了研究和开发数控系统，本文对螺旋锥齿轮的数控加工理论进行了研究和探讨，围绕该课题本文主要进行了以下几个方面的研究工作： 1．对螺旋锥齿轮的啮合原理进行了介绍，主要包括空间曲面的切平面、法矢、曲面曲率以及共轭曲面的诱导法曲率等。 2．根据格里森数控加工机床，分析了该机床结构，在此基础上建立了直角坐标系下的机床数学模型和齿面数学模型，通过对螺旋锥齿轮齿面的离散 摘 要化，求解出齿面坐标，并对齿面进行了仿真。 3．从锥齿轮的成形方法出发，根据产形轮的节面参数和产形轮与工件之间的相对位置关系，来调整机床参数。并编制相应的程序。 4．通过齿面模型的分析，根据刀盘与加工齿轮之间的位置关系，推导出了螺旋锥齿轮数控加工中刀位点的信息——刀心坐标和刀轴矢量。 5．利用五座标数控机床后置处理原理，进行了理论分析，推导出了螺旋锥齿轮数控机床的后置处理公式，得到了机床角度分配和刀心在机床坐标系中的位置。 6．齿面仿真和机床参数的调整部分运用 VC＋＋6刀和 Matlab混合编程，发挥Matlab在数值运算方面方便、快捷、准确等优点，缩短了开发时间，提高了效率。 本文所探讨的螺旋锥齿轮加工理论从机床结构上摆脱了原来格里森机床的摇台、偏心鼓轮、刀倾体和刀转体机构，而采用格里森公司最先推出的螺旋锥齿轮数控机床为模型，建立了直角坐标系，求解出齿面方程得到了齿面离散点的坐标；并根据大、小轮各自的加工方法，完成了机床参数的调整；推导出了螺旋锥齿轮数控加工中刀位点的信息——刀心坐标和刀轴矢量；并且推导出了螺旋锥齿轮数控机床的后置处理公式。为研制螺旋锥齿轮CNC系统提供了理论基础，并为今后应用和推广数控齿轮机床，提高我国在国际上的竞争力，促进我国经济的发展，奠定了良好的基础。 本课题的研究思想新颖，机电结合，涉及面广，并且需要扎实的数学理论知识，特别是从螺旋锥齿轮的基本原理开始几乎涉及了整个制造技术。但要研制出样机，还需要在以下几个方面作更深入的研究： 1．对螺旋锥齿轮的齿面进行拟合，为齿面分析作进一步的研究。 2．要生成数控指令，还需对后置处理部分进行编程。 3．多坐标运动控制中，数控插补离散逼近对齿面成形误差的影响。 4．多轴展成运动数控实时插补算法的研究和控制软件。