一种展成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CN109482983A(43)申请公布日2019.03.19(21)申请号201811329758.4(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)B23F5/02(2006.01)权利要求书5页说明书12页附图7页(54)发明名称一种展成法摆线齿锥齿轮的磨齿方法(57)摘要本发明公开了一种展成法摆线齿锥齿轮的磨齿方法，其包括如下步骤：步骤一，确定展成法摆线齿锥齿轮的产形面及理论齿面；步骤二，用锥面砂轮替代产形轮并确定砂轮形状参数；步骤三，产形轮替代后重新确定砂轮安装参数；步骤四，在磨齿加工的机床调整参数中引入高阶运动系数及不同的滚切中心摇台角，使被磨削齿面的形状修正有更大柔性；步骤五，优化机床调整参数及其高阶修正系数使产形轮替代导致的齿形偏差最小化；步骤六，进行展成法摆线齿锥齿轮全数控磨齿刀位计算。该方法可实现展成法摆线齿锥齿轮齿面的高效磨削，同时能够对磨削后的齿面形状进行良好控制，保证磨削齿面与其相配齿轮的啮合传动质量。CN109482983ACN109482983A权利要求书1/5页1.一种展成法摆线齿锥齿轮的磨齿方法，其特征在于包括如下步骤：步骤一，产形面及齿轮理论齿面的确定，建立展成法摆线齿锥齿轮加工坐标系组，摇台坐标系∑s＝{Os，is，js，ks}，Os为摇台中心，isOsjs为摇台平面，ks为摇台轴线指向摇台外部；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为刀盘轴线指向刀顶平面；齿轮坐标系∑g＝{Og，ig，jg，kg}，Og为齿轮轴错交点位置，ig为齿轮轴线背离锥顶方向，kg垂直于ig指向摇台外部；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；在摇台坐标系下，计算展成摆线齿锥齿轮加工所用的产形面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，参数θ、bt的最大值和最小值表示加工过程中产形面上发生过与被加工齿面共轭啮合的范围，其区间可作为产形面的有效范围；同时根据展成法摆线齿锥齿轮的切齿调整参数中的齿轮安装参数及展成运动参数根据共轭啮合理论计算该产形面所展成的齿轮理论齿面Vw；步骤二，产形轮替代及砂轮参数的确定，a.用锥面替代理论产形轮并确定砂轮结构参数初值；通过分析产形轮齿面共轭接触部分的几何形态，用锥面砂轮替代延伸外摆线扫掠面的理论产形面；建立如下方程组：式中，Vgc为砂轮中心点径矢初值，Vc1、Vc3为刀刃扫掠线上两个端点的径矢，Vc2为刀刃扫掠线中点的径矢，Rg为砂轮半径初值，对该方程组进行求解得到砂轮结构参数初值；b.引入调整量，在砂轮初值上引入调整量，得到砂轮中心点、半径径矢和母线的表达式分别为：Vgca＝Vgc+[x，y，z]，式中，Vgca为引入调整量后的砂轮中心点，x、y、z为砂轮锥底中心点径矢在机床坐标系的三个坐标轴上的调整量，式中，Vgena为引入调整量后的砂轮半径径矢，Ra为砂轮半径的调整量，式中，为绕kga轴旋转角度的旋转矩阵(下面有关矢量变换的操作符号M意义与此相同)，为砂轮压力角的调整量，tc2a为引入调整量后的砂轮母线方向矢量，tc2为砂轮母线初始方向矢量，kga为砂轮轴线矢量，kga的计算公式为式中，i、j、k为砂轮轴线矢量在机床坐标系的三个坐标轴上的调整量；c.建立优化目标函数，对含有调整量的砂轮参数进行优化计算；2CN109482983A权利要求书2/5页步骤三，产形轮替代后重新确定砂轮安装参数，将锥面砂轮替代展成法端面滚齿加工的理论产形面后，需要根据砂轮位置参数确定磨齿加工时砂轮的安装参数；设步骤一计算得到摇台坐标系中砂轮中心的径矢初值的分量形式为Vgc＝[igc，jgc，kgc]，则可按下式计算砂轮的安装参数：式中，R为最后确定的锥面砂轮顶部半径，为锥面砂轮母线压力角，I为磨齿时砂轮轴线的相对于摇台轴线的夹角(基本刀倾角)，J为砂轮轴线的倾斜方向角(基本刀转角)，S为砂轮中心到摇台中心的距离(径向刀位)；步骤四，在磨齿加工的机床调整参数中引入高阶运动系数，即将机床参数(包含砂轮安装参数及齿轮安装参数)展开为多阶泰勒级数形式，其自变量为瞬时摇台角相对滚切中心摇台角的差值；为了充分利用各调整参数高阶运动系数的对齿面局部的修形功能，将各调整参数对应的滚切中心摇台角设置为不同数值，由此可引入更多的参数