一种指状刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN111515470A(43)申请公布日2020.08.11(21)申请号202010268001.X(22)申请日2020.04.07(71)申请人西安科技大学地址710054陕西省西安市雁塔区雁塔中路58号(72)发明人彭先龙侯艳艳江晓瑜(74)专利代理机构成都弘毅天承知识产权代理有限公司51230代理人赖林东(51)Int.Cl.B23F5/00(2006.01)B23F5/02(2006.01)B23F21/00(2006.01)权利要求书3页说明书8页附图3页(54)发明名称一种指状刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法(57)摘要本发明公开了一种指状刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法，加工方法包括设计指状刀具、选用数控机床、设定指状刀具运动规律和编写数控程序等步骤。指状刀具的刀体锥面、刀柄锥面与柱面的产形线均为直线，刀具结构简单，且刀体锥面与被加工的正交直齿面齿轮的齿面为线接触，加工效率高。数控机床包含三个平移运动数控轴、两个旋转运动数控和一个自由旋转轴，齿面切削、磨削过程中三个平移运动数控轴与其中的一个旋转运动数控轴联动，正交直齿面齿轮工件保持静止，另一旋转运动数控轴驱动工件做分度运动。本发明不仅可用于切齿加工，还可用于磨齿加工，并能够对齿高、齿宽方向进行齿面修形。CN111515470ACN111515470A权利要求书1/3页1.一种指状刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：1)设计指状刀具(1)；2)选用数控机床；3)设定指状刀具(1)运动规律；4)编写数控程序。2.根据权利要求1所述的一种指状刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法，其特征在于：所述设计指状刀具(1)包括以下步骤：①建立指状刀具(1)直角坐标系Sm(xmymzmOm)，其中坐标轴zm与指状刀具(1)的轴线重合；②在坐标平面xmOmzm上确定一条刀体锥面产形线(13)，沿坐标轴zm负向度量产形线起始点(131)到坐标轴xm的距离为Lm，该产形线中点(132)到起始点的距离为u0，该产形线中点(132)到坐标轴zm的距离为0.25πm，m是齿轮的模数，该产形线上任意点到中点的距离为u，该刀体锥面产形线(13)与铅垂线的夹角为am，且u0＝1.25m/cosαm；③按以下计算公式确定αm：acos[rbsN2/(NsL1)]≥αm≥0；其中rbs、Ns分别是假想渐开线圆柱产形齿轮的基圆半径和齿数，N2、L1分别是正交直齿面齿轮(2)的齿数和内径，当αm＝0rad时，所述指状刀具(1)也称为棒状刀具；④令刀体锥面产形线(13)绕坐标轴zm旋转一周即得锥形刀体，分为切削刀具和磨削刀具，做切削刀具使用时，在锥形刀体上的圆周上均匀开4-8个排屑槽，且让主切削刃在轴平面xmOmym上的投影沿径向分布，做磨削刀具使用时，在锥形刀体上覆盖磨料。⑤根据步骤①～④，指状刀具(1)的刀体锥面的计算公式为：φm是刀体锥面产形线(13)绕坐标轴zm旋转的角度，在锥形刀体大端之上的结构是与锥面刀体固连的锥面刀柄(12)，在锥面刀柄(12)大端之上的结构是与锥面刀柄(12)固连的柱面刀柄(11)。3.根据权利要求2所述的一种指状刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法，其特征在于：所述指状刀具(1)的锥面刀柄(12)的锥面、柱面刀柄(11)的产形线均为直线，且将指状刀具(1)的刀体锥面产形线(13)更换为抛物线或双曲线或样条曲线适用于对正交直齿面齿轮(2)的齿面进行齿高方向的修形。4.根据权利要求1所述的一种指状刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法，其特征在于：所述选用数控机床包括五个数控轴和一个自由旋转轴，其中五个数控轴中有三个相互垂直的平移运动数控轴Nx、Ny、Nz，有两个相互垂直的旋转运动数控轴NA、NB，正交直齿面齿轮(2)工件安装于旋转运动数控轴NA上，平移运动数控轴Nx、Ny、Nz驱动旋转运动数控轴NB在空间三个相互垂直的方向上平移，旋转运动数控轴NB与自由旋转轴垂直，并驱动自由旋转轴绕旋转运动数控轴NB的轴线旋转，指状刀具(1)同轴的安装于自由旋转轴上，自由旋转轴驱动指状刀具(1)绕自身轴线旋转做切削运动。2CN111515470A权利要求书2/3页5.根据权利要求1所述的一种指状刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法，其特征在于：所述设定指状刀具(1)运动规律包括以下步骤：①设置正交直齿面齿轮(2)工件的静止直角坐标系S2(x2y2z2O2)，其中坐标轴z2与正交直齿面齿轮(2)工件的轴线重合；②设置一辅助运动直角坐标系Sq(xqyqzqOq)，且Sq相对S2满足如下关系：xq//x2、yq//y2、zq//z2，Sq的坐标原点Oq相对S2的坐标原点O2在坐标轴x2、y2、z2方向上的位移分别