锥齿轮 — 直齿与螺旋齿，用于直角传动
直齿与螺旋锥齿轮按图纸铣削和磨削——配对供应，发货前验证接触斑点，磨齿精度达DIN/ISO 4至5级。
需要拐弯传递的动力，离不开一对锥齿轮。两根轴相交——通常成90°——轮齿必须在一种比直齿或斜齿难加工、难测量得多的几何形状上承载全部扭矩。
平一齿轮生产直齿锥齿轮和弧齿锥齿轮，采用铣削加工，并在精度等级要求时于热处理后进行磨削。弧齿锥齿轮副在发货前会进行配对并检查接触斑点。本页涵盖两种齿线形式之间的选择、加工前必须确定的毛坯几何尺寸，以及精度究竟从何而来。
直齿还是弧齿：决定下游一切的选择
直齿锥齿轮切削简单，毛坯成本低。其局限在于接触：任意时刻只有一到两对轮齿承载，因此每个齿是以冲击而非逐渐传递的方式进入啮合。在低速中等载荷下这是可以接受的——农业机械、通用传动、手动调节设备。速度较高时，冲击就变成噪声，而噪声是载荷集中的征兆，而非外观问题。
弧齿锥齿轮沿弧线而非直线切削轮齿。每个齿斜向进入啮合并横扫齿面宽度，因此同时有更多齿参与接触，载荷得以分散。其结果是同等尺寸下扭矩容量更高、运转更安静、对微小安装误差更不敏感。代价是几何形状难加工、难检测得多——这正是磨削在这类齿轮上如此重要的原因。
通常的区分：
| 直齿锥齿轮 | 弧齿锥齿轮 | |
|---|---|---|
| 重合度 | 一到两对 | 多对分担载荷 |
| 高速噪声 | 上升快 | 明显更低 |
| 毛坯成本 | 低 | 较高 |
| 切削 | 设备较简单，循环较快 | 专用锥齿轮机床，循环较长 |
| 磨削 | 很少需要 | 紧精度等级的标配 |
| 典型工况 | 轻至中等载荷，低速 | 高扭矩、较高转速、要求低噪声 |
弧齿锥齿轮：几何形状的作用
弧形齿线意味着接触从齿面一端附近开始，随着齿轮副旋转滚向另一端。由此产生两个结果。
第一，载荷从不集中在整个齿面的单一线上，因此轮齿在同等尺寸下能承载更大扭矩，啮合对载荷下的微小变形具有容忍度。
第二，齿面是三维曲面。齿形或齿向的微小偏差不仅仅改变一个尺寸——它会使接触斑点移动，而接触斑点决定噪声、温度和寿命。这就是为什么弧齿锥齿轮副要以接触斑点的位置来评判，而不仅仅看轮齿是否在公差内。
毛坯几何：四个相互关联的数值
在讨论任何加工之前，毛坯上的四个尺寸必须相互一致：
- 节锥角——由配对齿轮副的齿数比确定
- 大端分度圆直径
- 锥距——大端分度半径除以节锥角的正弦
- 齿面宽度——通常不超过锥距的三分之一左右
它们并非独立。改变齿数比，节锥角就变化；改变锥距，齿面宽度限制也随之变化。一张固定了四个中的三个、把第四个留给车间的图纸，生产出的零件要么装不进壳体，要么承载不了设计预期的载荷。
工作范围
| 项目 | 范围 | 说明 |
|---|---|---|
| 模数 | 铣削M1至M10；磨削至M8 | 由图纸决定 |
| 齿数 | Z12至Z80 | 小齿轮通常12齿以上以避免根切 |
| 压力角 | 20°标准 | 图纸指定时修改 |
| 轴交角 | 90°标准 | 其他角度可报价 |
| 典型传动比 | 1:1至1:5 | 每级 |
| 螺旋方向 | 左旋或右旋 | 按套设计——配对保持匹配 |
| 精度 | 磨齿DIN/ISO 4–5级；铣削调质5–6级 | 以实测为准，而非声称 |
材料与热处理
| 精度目标 | 材料 | 处理 | 结果 | 工艺路线 |
|---|---|---|---|---|
| DIN/ISO 4–5 | 20CrMnTi | 渗碳淬火 | 齿面 HRC 58–62，芯部强韧 | 铣削、淬火、磨齿 |
| GB 5–6 | 42CrMo | 调质 | HB 269–321 | 铣削、回火 |
| GB 5–7 | 40Cr | 调质 | HB 241–286 | 铣削、回火 |
渗碳是螺伞齿轮副得以耐久的关键：坚硬的表层抵抗磨损与点蚀，而芯部保持足够的韧性以吸收冲击、避免轮齿折断。渗碳也会使零件变形，因此在中等以上载荷工况下，磨齿是常规工序。
制造流程
- 毛坯与几何尺寸检查 —— 核对上述四项互锁尺寸，并与配对件比对。
- 切齿 —— 锥齿轮切齿机粗切齿槽，为淬火和磨齿留出余量。
- 渗碳淬火 —— 渗层深度与表面硬度按图纸要求。
- 磨齿 —— 粗磨与精磨恢复齿形与齿向。这一步决定精度等级能否在批量生产中稳定保持，而不仅是在样品上。
- 接触斑点检查 —— 在齿轮副上涂标记化合物，按规范判读接触位置与大小。
- 配对与研磨（如规定）。
- 终检 —— 齿形、齿向、齿距、硬度、渗层深度及接触斑点记录。
本工艺有两个特有的失效模式值得点名：磨削烧伤，即磨削时表面过热、硬度下降而尺寸无明显变化；以及接触偏移，即淬火变形超出磨削余量所能补偿的范围，导致接触斑点位置偏移。两者均需通过磨后硬度检测和斑点判读来发现，仅测量齿厚尺寸无法检出。
为何以齿轮副为供货单元
螺伞齿轮并非独立零件。侧隙、接触斑点和运转噪声都是齿轮副的属性，由两件的切齿与配对方式决定。按图纸单独供应其中一件，做出的零件尺寸合格，但装到既有配对件上仍可能运转不良。
我们以成套方式切齿和磨齿锥齿轮副，在装配好的齿轮副上检查接触斑点，并随件提供检测报告。若客户需要单件，配对件图纸是最低限度的输入。
锥齿轮的应用领域
- 汽车差速器与车桥 —— 经典应用：高扭矩、冲击载荷、要求运转平稳
- 直角工业减速机 —— 电机动力需转向垂直轴的场合
- 工程与矿山机械 —— 承受反复冲击的回转与行走驱动
- 机床 —— 有明确精度目标的直角铣头与辅助驱动
- 农业与通用机械 —— 对速度和噪声要求不高的直齿锥齿轮
需提供的资料
- 图纸（PDF、DWG、DXF、STEP），含四项毛坯尺寸、齿部几何参数与精度等级
- 仅需单件时，提供配对齿轮图纸
- 工况：扭矩、转速、环境、预期寿命
- 材料与热处理（如已确定）；如未确定，由工况决定
- 数量，以及订单属于样件、首批还是重复批量
报价前由工程师审核图纸的可制造性，因为精度等级能否稳定保持，取决于几何参数与工艺路线，而非仅取决于机床。
常见问题
你们能提供一对齿轮中的单个齿轮吗？ 可以，但需要提供配对件的图纸。接触斑点和侧隙属于配对齿轮的属性，因此单个齿轮在没有配对件的情况下无法正确检验。
弧齿锥齿轮是否一定需要磨齿？ 不一定。在某一精度等级以下，铣削并调质处理的齿轮即可满足要求。若工况涉及转速、噪声目标或较紧的精度等级，渗碳后不磨齿会在齿面留下变形，接触斑点也会发生偏移。
接触斑点如何验证？ 在装配好的齿轮副上涂覆着色剂，然后对照规范检查其位置和大小。结果会被记录并随齿轮副一同交付。
磨削烧伤怎么办？ 通过磨削后的硬度测量来检查，而不是靠观察表面。烧伤会降低抗点蚀表层本身的硬度。
你们能加工90°以外的轴交角吗？ 可以。轴交角是几何评审的一部分；它会改变毛坯和切齿装夹，因此必须标注在图纸上。