直刃刀具制造各类面齿轮的加工设备及加工方法.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CN108465883A(43)申请公布日2018.08.31(21)申请号201810237557.5(22)申请日2018.03.21(71)申请人西安科技大学地址710054陕西省西安市碑林区雁塔路58号(72)发明人彭先龙韩飞燕(51)Int.Cl.B23F5/20(2006.01)B23F5/02(2006.01)B23F21/14(2006.01)B23F21/02(2006.01)B23F23/12(2006.01)B23F23/06(2006.01)权利要求书4页说明书10页附图10页(54)发明名称直刃刀具制造各类面齿轮的加工设备及加工方法(57)摘要本发明公开了直刃刀具制造各类面齿轮的加工设备及加工方法，所述设备包括直刃刀具、现有的锥齿轮机床以及能实现各类面齿轮加工的专用夹具，所加工的面齿轮的空间关系包括正交、斜交、正偏置和斜偏置，可加工的面齿轮齿形包括直齿、斜齿、人字齿，所述专用夹具分别用于夹持直刃刀具和各类面齿轮，以实现所述空间关系和齿形加工所需的角度调整配置。用所述加工设备制造各类面齿轮的加工方法包括双参数和单参数包络法，直刃刀具产形平面与被加工的各类面齿轮齿面在所述双参数包络法中是点接触的，加工精度高，在所述单参数包络法中是线接触的，加工效率高，利用所述加工设备和加工方法能够大幅降低各类面齿轮的制造成本。CN108465883ACN108465883A权利要求书1/4页1.直刃刀具制造各类面齿轮的加工设备，其特征在于加工设备包括直刃刀具、现有锥齿轮数控机床、刀具专用夹具、工件专用夹具；所述直刃刀具包括铣齿刀和砂轮：所述铣齿刀包括盘形刀体、刀柄和直线切削刃，盘形刀体上有两个端面，盘形刀体与刀柄固联为一体且同轴线，与刀柄固联的端面为后端面，另一端面为前端面，前端面、后端面垂直于盘形刀体轴线，直线切削刃绕盘形刀体轴线均匀分布于前端面上，直线切削刃的方向是前端面的径向，相邻切削刃之间、前端面与后端面之间，切削刃根部至盘形刀体外缘之间预留有排屑槽；所述砂轮包括盘形刀体、刀柄和磨削平面，盘形刀体上有两个端面，盘形刀体与刀柄固联为一体且同轴线，与刀柄固联的端面为后端面，另一端面为前端面，前端面、后端面垂直于盘形刀体轴线，在前端面上覆盖立方氮化硼或其他硬质材料形成砂轮的磨削平面；所述铣齿刀的前端面和所述砂轮的前端面统称为产形平面∑p。2.如权利要求1所述的直刃刀具制造各类面齿轮的加工设备，其特征在于所述现有锥齿轮数控机床可以是格里森凤凰系列直齿锥齿轮数控机床或国内秦川生产的同类数控机床，该机床包括5个数控轴和1个自由旋转轴，三个相互垂直的数控平移运动轴X、Y、Z，数控旋转工件主轴B，数控旋转轴C，高速自由旋转的刀具主轴A。3.如权利要求1所述的直刃刀具制造各类面齿轮的加工设备，其特征在于所述刀具专用夹具与工件专用夹具相同，包括输入轴、输出轴、中间轴、壳体一、壳体二、传动部件；所述输入轴通过轴承、卡圈固定于壳体一内部，输入轴与壳体一同轴线，壳体一上的法兰盘上均匀分布若干螺栓孔；所述输出轴通过轴承、卡圈固定于壳体二内部，输出轴与壳体二同轴线，壳体二与所述中间轴固联，所述中间轴安装于壳体一上的中间轴轴孔内；所述输入轴、输出轴轴线相交于一点O并确定一个平面∏，中间轴轴线垂直于平面∏且过点O，转动中间轴带动壳体二和输出轴在平面∏上绕点O转动；所述传动部件包括两种，其一为三个相同的锥齿轮、其二为球笼式万向节；所述三个相同的锥齿轮其中的两个锥齿轮分别与输入轴、输出轴固联，另一锥齿轮空套于中间轴上，输入轴和输出轴上的锥齿轮分别与中间轴上的锥齿轮啮合，输入轴、输出轴夹角调整范围为-90°～90°；所述球笼式万向节的球形壳体、星形套分别与输出轴、输入轴固联，输入轴、输出轴夹角调整范围为-47°～47°。4.如权利要求1所述的直刃刀具制造各类面齿轮的加工设备，其特征在于所述加工设备和各类面齿轮的连接方式如下：所述直刃刀具的刀柄与所述刀具专用夹具的输出轴固联，用螺栓将刀具专用夹具的壳体一的法兰固定于现有锥齿轮数控机床的刀具主轴箱上，刀具专用夹具的输入轴与刀具主轴A固联；所述各类面齿轮与所述工件专用夹具的输出轴固联，用螺栓将工件专用夹具的壳体一的法兰固定于现有锥齿轮数控机床的工件主轴箱上，工件专用夹具的输入轴与工件主轴B固联。5.利用如权利要求1所述的直刃刀具制造各类面齿轮的加工设备制造各类面齿轮的加2CN108465883A权利要求书2/4页工方法，其特征在于可以根据各类面齿轮的应用场合选择双参数包络法或单参数包络法。6.如权利要求5所述的直刃刀具制造各类面齿轮的加工方法，其特征在于利用双参数包络法加工各类面齿轮包括以下步骤：S601根据空间关系建立具有假想标准渐开