一种圆弧齿线齿轮加工方法.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CN109773279A(43)申请公布日2019.05.21(21)申请号201910245476.4(22)申请日2019.03.28(71)申请人长安大学地址710064陕西省西安市碑林区南二环路中段(72)发明人苏进展阎志强封硕吴文(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人徐文权(51)Int.Cl.B23F9/08(2006.01)权利要求书3页说明书7页附图4页(54)发明名称一种圆弧齿线齿轮加工方法(57)摘要本发明公开一种圆弧齿线齿轮加工方法。采用圆弧铣刀盘对圆弧齿线齿轮加工，使圆弧铣刀盘轴线与齿坯轴线垂直，并位于齿坯宽度方向的中截面上，以加工出对称的轮齿；圆弧铣刀盘的刀齿绕具有倾角的刀盘旋转形成切削锥面，该运动是切削的主运动；铣刀盘在旋转的同时，刀盘中心也绕着产形轮轴线作转动，同时工件按照滚比关系进行摆动，铣刀盘中心的摆动和工件转动形成展成运动；刀盘正转切削出完整的一个齿槽，主轴进行让刀，分度机构转动一个齿距，铣刀盘和工件进行返程展成，再次切削下一个齿槽，直至加工出所有轮齿。该方法加工出的圆弧齿线齿轮可提高轮齿强度，通过双面法展成和铣刀盘往返程两次切削，大大提高了加工效率。CN109773279ACN109773279A权利要求书1/3页1.一种圆弧齿线齿轮加工方法，其特征在于，包括以下步骤：采用圆弧铣刀盘对圆弧齿线齿轮加工，使圆弧铣刀盘轴线与齿坯轴线垂直，并位于齿坯宽度方向的中截面上，以加工出对称的轮齿；圆弧铣刀盘的刀齿绕具有倾角的刀盘旋转形成切削锥面，该运动是切削的主运动；铣刀盘在旋转的同时，刀盘中心也绕着产形轮轴线作转动，同时工件按照滚比关系进行摆动，铣刀盘中心的摆动和工件转动形成展成运动；刀盘正转切削出完整的一个齿槽后，刀盘主轴进行让刀，分度机构将齿坯转动一个齿距，铣刀盘和工件进行返程展成，再次切削下一个齿槽，直至加工出所有的轮齿。2.如权利要求1所述的一种圆弧齿线齿轮加工方法，其特征在于，所述的圆弧铣刀盘的齿形是由曲线刃和刀顶圆弧组成的，曲线刃的基本齿形为渐开线，是通过齿条刀展成的渐开线齿形，进一步进行齿廓修形；刀顶圆弧是连接工作齿廓和刀顶刃，根据刀顶圆弧和渐开线的连续相切条件计算出圆弧的圆心位置和半径；将刀盘倾斜后，改善节点处铣刀盘的内、外刀齿形的压力角。3.如权利要求2所述的一种圆弧齿线齿轮加工方法，其特征在于，所述的齿条的参考坐标系为Sc(xc,yc,zc)，左侧直线刃坐标系为Spl(xpl,ypl,zpl)和右侧直线刃坐标系为Spl(xpr,ypr,zpr)；在Sc坐标系中，齿条刀的位置矢量表示为法向矢量表示为式中，αn为齿条刀法向压力角，us为直线切削刃上的位置参数，ap为抛物线修形系数，am＝0.25mn为齿槽宽的一半，mn为齿轮法向模数。4.如权利要求1所述的一种圆弧齿线齿轮加工方法，其特征在于，所述的圆弧铣刀盘的刀齿齿廓的展成运动关系为：Sd(xd,yd,zd)为被加工齿轮参考坐标系，Ss(xs，ys，zs)为被加工齿轮坐标，与渐开线齿轮的展成原理相同，齿条刀坐标Sc移动的同时，被加工齿轮转动rps为假想插齿刀齿轮的节圆半径；根据平面啮合理论，在xcyc平面内齿条刀上任意点(xc，yc)与瞬心的连线与齿条刀的法矢平行；在Sc中，齿条刀和被加工齿轮的啮合方程表示为：式中，xc,yc为齿条刀位置矢量的分量，nxc，nyc为齿条刀法向矢量的两个分量，从而得到被加工齿轮的加工转角：2CN109773279A权利要求书2/3页将刀具齿廓位置矢量变换到Ss坐标系中，得到刀齿齿廓的位置方程和单位法向矢量为：式中，rps为被加工齿轮的节圆半径，为假想插齿刀齿轮的加工转角。5.如权利要求1所述的一种圆弧齿线齿轮加工方法，其特征在于，所述的刀具的齿廓是由工作齿廓和刀顶圆角两部分组成的，工作齿廓是用来展成齿轮的工作齿面，而刀顶圆角是加工过渡曲面；将刀具的刀顶圆角设计为单圆弧形状，使得刀顶圆角半径最大；圆弧中心E0在两侧齿宽的对称中心上，刀顶圆弧与工作齿廓的交点为E1，圆弧最高点为E2，刀顶圆角的参数是根据以下条件确定的：1)两条曲线在E1点连续相切；2)E2为刀具圆角的最高点，插齿刀齿顶圆半径ras＝rps+1.25mn，rps为假想插齿刀节圆半径，mn为齿轮法向模数；得到如下的方程组：式中，θf为圆弧刃的角度参数，Xf为圆弧中心的位置参数，r0为圆弧半径；第一个矢量方程表示在E1点连续，第二个方程表示在E1点的法矢相等，第三个方程为刀顶圆弧最高点条件,上述方程组共有四个非线性方程，且未知数为θf,Xf,r0，us，因而方程有解，从而获得刀顶圆弧的参数。6.如权利要求1所述的一种圆弧齿线齿轮加工方法，其特征在于