基于负变位平衡剃齿的非等边剃齿刀齿形设计方法.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CN106815399A(43)申请公布日2017.06.09(21)申请号201611138386.8(22)申请日2016.12.12(71)申请人西安建筑科技大学地址710055陕西省西安市雁塔路13号(72)发明人蔡安江张华郭师虹李丽霞刘磊(74)专利代理机构西安恒泰知识产权代理事务所61216代理人李郑建(51)Int.Cl.G06F17/50(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称基于负变位平衡剃齿的非等边剃齿刀齿形设计方法(57)摘要本发明公开了一种基于负变位平衡剃齿的非等边剃齿刀齿形设计方法，该方法通过减小非等边剃齿刀副工作面的齿顶圆半径，推迟非等边剃齿刀副工作面进入啮合线的起点位置，使主、副工作面同时进入啮合，有效避免了主工作面啮合线上的三点区域，使剃齿啮合过程的轮齿间啮合力趋于平稳。该方法能够克服负变位剃齿的不足，实现平衡剃齿，为减小剃齿齿形中凹误差提供了新的技术思路。CN106815399ACN106815399A权利要求书1/2页1.一种基于负变位平衡剃齿的非等边剃齿刀齿形设计方法，其特征在于，该方法通过减小非等边剃齿刀副工作面的齿顶圆半径，推迟非等边剃齿刀副工作面进入啮合线的起点位置，使主、副工作面同时进入啮合，避免了主工作面啮合线上的三点区域，保证了主工作面剃削过程中与工件齿轮齿面之间的啮合力趋于平稳，实现平衡剃齿，减小剃齿齿形中凹误差。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，具体的设计步骤如下：设非等边剃齿刀与工件齿轮的空间啮合情况如下所述：Sh和Sf分别为非等边剃齿刀和工件齿轮的固定坐标系，中心距为a；Si和S1为非等边剃齿刀的动坐标系，S2和S3为工件齿轮的动坐标系；非等边剃齿刀与工件齿轮分别以ω1和ω2的角速度绕Zh和Zf轴进行旋转，且两轴之间存在轴交角Σ；非等边剃齿刀由动坐标系Si转动角至S1，同时工件齿轮由动坐标系S2旋转角并以(2)V0的速度沿Z3轴轴向进给l至S3，存在空间关系式(1)如下：R3＝M32(j2)M2f(lz)MfhMhiMil(j1)R1(1)设非等边剃齿刀的主工作面为S，副工作面为S'；点B和点A分别为各齿顶圆上的一点，ρAmax和ρBmax分别为点A、点B的曲率半径；σ0为基圆上齿槽半角，θ'与θ分别为面S'和S的参变量；根据齿轮啮合原理中渐开线螺旋面方程式可知，非等边剃齿刀副工作面S'和非等边剃齿刀主工作面S在动坐标系o-x,y,z下的参数方程可表达为：根据齿轮啮合原理，式(2)和(3)可推导出啮合线方程，确定啮合线初始点K1、K2、K′1、K'2在固定坐标系oh-xh,yh,zh中的位置坐标，并通过啮合线方程求得工件齿轮左，右齿面参数方程设工件齿轮由动坐标系S0初始位置旋转角至S1，非等边剃齿刀副工作面S'与工件齿轮在啮合线K1点接触进入啮合，根据空间坐标关系式(1)可表达为：设当工件齿轮由动坐标系S0初始位置旋转角至S2，非等边剃齿刀主工作面S与工件齿轮在啮合线K'2点位置接触，非等边剃齿刀的副工作面S'在该瞬时与工件齿轮的啮合点由K12CN106815399A权利要求书2/2页点移至A点，根据空间坐标关系式(1)可表达为：通过式(5)和式(6)分别计算出和值，通过式(7)计算工件齿轮在A点的曲率半径为：式中，为动坐标系S1和S2之间的夹角即θ为K1点所对应的展角。根据几何关系可知，非等边剃齿刀副工作面在A点的曲率半径为：式中，r′1，r′2分别为非等边剃齿刀和工件齿轮的节圆半径，rb1，rb2分别为非等边剃齿刀与工件齿轮的基圆半径，βb1，βb2分别为非等边剃齿刀和工件齿轮的基圆螺旋角；根据上述分析，ρA'为非等边剃齿刀副工作面的最大曲率半径。ρA'与非等边剃齿刀主工作面最大曲率半径ρmax之间存在以下关系：通过上述分析可通过式(9)确定非等边剃齿刀主、副工作面之间的几何关系，以曲率半径作为设计参数确定非等边剃齿刀副工作面齿顶圆值。3CN106815399A说明书1/5页基于负变位平衡剃齿的非等边剃齿刀齿形设计方法技术领域[0001]本发明属于齿轮加工领域中剃齿加工技术范畴，具体涉及一种基于负变位平衡剃齿的非等边剃齿刀齿形设计方法。背景技术[0002]剃齿刀是直齿和斜齿渐开线圆柱齿轮的一种精加工刀具。剃齿时，剃齿刀的切削刃沿工件齿面剃下一层薄金属，可以有效提高被剃齿轮的精度和齿面质量，且加工效率高，刀具寿命长，是成批、大量生产中等精度圆柱齿轮时，应用最广泛的一种加工刀具。[0003]剃齿工艺因其加工精度及加工效率高、成本低等优点在齿轮精加工中得到广泛应用，但未经过修形的剃齿刀在剃齿过程中其节圆附近发生单点接触，使该处齿面间承受的正压力要比其它部位大，造成切削