一种成型法摆线齿锥齿轮的磨齿方法.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CN109482984A(43)申请公布日2019.03.19(21)申请号201811329776.2(22)申请日2018.11.09(71)申请人重庆理工大学地址400054重庆市巴南区李家沱红光大道69号(72)发明人张卫青郭晓东张明德谭儒龙郑方焱(74)专利代理机构重庆华科专利事务所50123代理人康海燕(51)Int.Cl.B23F1/02(2006.01)权利要求书3页说明书10页附图4页(54)发明名称一种成型法摆线齿锥齿轮的磨齿方法(57)摘要本发明公开了一种成型法摆线齿锥齿轮的磨齿方法，其包括如下步骤：步骤一，建立成型法摆线齿锥齿轮加工坐标系组；步骤二，确定产形轮齿面方程，对于成型法摆线齿锥齿轮其产形轮齿面即为齿轮齿面；步骤三，确定磨齿用的砂轮参数；步骤四，干涉分析及修正计算；步骤五，磨齿刀位计算。其根据齿面加工数学模型及参数计算确定磨齿用砂轮结构和磨齿运动参数，能够实现采用大直径锥面砂轮在一次磨齿运动中磨削一个齿面，精度高，效率高。CN109482984ACN109482984A权利要求书1/3页1.一种成型法摆线齿锥齿轮的磨齿万法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，建立摆线齿锥齿轮加工坐标系组；摇台坐标系∑s＝{Os，is，js，ks}，Os摇台中心，isOsjs为摇台平面，ks为摇台轴线指向摇台内部；刀盘坐标系∑c＝{Oc，ic，jc，kc}，Oc为刀盘中心，icOcjc为刀顶平面上，jc为刀盘中心指向刀刃上的切齿参考点方向，kc为刀盘轴线背离刀顶平面；齿轮坐标系∑g＝{Og，ig，jg，kg}，Og为齿轮轴错交点位置，坐标轴方向与摇台坐标系相同；步骤二，确定产形面方程，在摇台坐标系下的产形面V是两个参数的函数，记作V＝V(θ，bt)，θ为摆线齿锥齿轮加工时刀盘自转角度，bt为刀刃点在切矢tc上的长度，如将其变换到齿轮坐标系中则表示齿轮齿面Vw＝Vw(θ，bt)；步骤三，确定磨齿用的砂轮参数，根据步骤二得到的产形面方程计算砂轮工作面压力角和砂轮参考点半径；砂轮工作面压力角的计算公式为：λ1为产形面上θ参数曲线上的一点对于曲线的曲率，其值为曲面V沿dθ方向的值；砂轮参考点半径的计算公式为：kv为产形面齿线曲率，步骤四，干涉分析及修正计算，对步骤三得到的砂轮参数进行干涉分析并在存在干涉情况时进行砂轮结构的修改以避免干涉；步骤五，磨齿刀位计算，先建立数控磨齿机坐标系∑m＝{Om，im，jm，km}，其与初始状态的齿轮坐标系重合；设根据步骤二计算得到在该坐标系中砂轮位置径矢为Vgc，法矢为kg；由于kg的方向不一定与数控磨齿机坐标轴km方向一致，需将Vgc和kg一起首先绕齿轮轴线kw旋转角度μ，再绕jm旋转角度υ，可使kg与km重合，而变换后砂轮与齿轮的相对位置并未发生改变；两转角计算公式为：φ为齿轮轴线与砂轮的轴线的夹角，γ为齿轮加工时的机床安装根锥角；变换后的砂轮位置径矢和法矢分别为：V1gc＝M(jm，υ)M(kw，μ)Vgc，km＝M(jm，υ)M(kw，μ)kg，则成型法摆线齿锥齿轮磨齿的数控加工刀位为：X，Y，Z分别为磨齿过程中全数控螺旋锥齿轮磨齿机三个线性轴的坐标，A为工件主轴坐标，B为工件主轴摆动轴坐标；用以上计算的加工刀位控制数控锥齿轮磨齿机运动可完成成型法摆线齿锥齿轮齿面的磨削加工。2CN109482984A权利要求书2/3页2.根据权利要求1所述的摆线齿锥齿轮的磨齿方法，其特征在于：所述步骤二中产形面方程为：V＝M(ks，q0)Rmc，式中，M(ks，q0)表示绕km轴旋转角度q0的旋转矩阵，q0为确定切齿位置的总转角，Rmc为经过刀盘自转和摇台旋转变换后摇台坐标系下刀刃上任意一点的径矢，Rmc＝Rsc+Vs，Vs为摇台中心到刀盘中心的径向矢量，Vs＝S[cos(θs)，-sin(θs)，0]，S为摇台中心到刀盘中心的长度(径向刀位)，θs为刀盘自转时完成连续分齿运动虚拟产形轮对应的转角，Rsc为经过刀盘自转和虚拟产形轮旋转变换后摇台坐标系下刀刃上任意一点的径矢，Rsc＝M(ks，θs)·M(k′c，θ)·R′c，M(ks，θs)为绕ks轴旋转角度θs的旋转矩阵，M(k′c，θ)为绕k′c轴旋转角度θ的旋转矩阵，θ为刀盘自转角度，R′c为刀刃点径矢在摇台坐标系中的表达方程，R′c＝M(js，J)M(is，I)Rc，M(js，J)为绕js轴旋转角度J的旋转矩阵，J为刀倾方向角，M(is，I)为绕is轴旋转角度I的旋转矩阵，I为刀倾角，Rc为刀刃上任一点在刀盘坐标系中的位置径矢，Rc＝Ro·jc+bt·tc，Ro为刀盘半径，bt为刀刃点在切矢tc上的长度，切矢为刀刃压力角，k′c＝M(js，J)M(is，I)kc为刀盘轴