无理论齿形误差直齿剐齿刀设计方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利(10)授权公告号(10)授权公告号CNCN103028788103028788B(45)授权公告日2014.11.26(21)申请号201210586382.1(22)申请日2012.12.28(73)专利权人天津大学地址300072天津市南开区南开区卫津路92号(72)发明人李佳陈新春王鹏(74)专利代理机构天津才智专利商标代理有限公司12108代理人王顕(51)Int.Cl.B23F21/00(2006.01)审查员张明辰权权利要求书1页利要求书1页说明书8页说明书8页附图10页附图10页(54)发明名称无理论齿形误差直齿剐齿刀设计方法(57)摘要本发明公开了一种无理论齿形误差直齿剐齿刀的设计方法，基于曲面共轭原理，通过被加工零件与共轭轮、共轭轮与剐齿刀之间的关系，获得剐齿刀齿数、齿高以及齿顶圆半径；从刀具设计、制造，以及刃磨工艺性考虑，选定前刀面和顶后刀面，获得顶刃；通过无理论齿形误差设计，得到主刃和主后刀面；根据实际切削速度，定义主刃上的工作角度，包括工作前角和工作后角；为了便于图纸表达与检测，在刀具轴截面中定义顶刃前、后角；借助微观等效思想，获得工作前、后角与顶刃前、后角的关系；依据工作前、后角能够保证刀具处于良好的切削状态且具有足够强度的原则，获得顶刃前、后角。按照本发明设计刀具可以实现无理论齿形误差加工，明显提高加工精度。CN103028788BCN103287BCN103028788B权利要求书1/1页1.一种无理论齿形误差直齿剐齿刀设计方法，其特征在于，该设计方法的步骤如下：1)根据曲面共轭原理，假设有一直齿圆柱齿轮与被加工零件啮合，称该直齿圆柱齿轮为共轭轮(6)，共轭轮(6)的齿数大于17，且在被加工零件齿数一半到全齿数范围内，与被加工零件齿数互质；无理论齿形误差直齿剐齿刀的齿数与共轭轮(6)的齿数相等，齿高是共轭轮(6)的全齿高与齿顶间隙之和，齿顶圆半径在齿顶不变尖的限制条件下确定；2)从刀具设计、制造，以及刃磨工艺性方面考虑，前刀面1与顶后刀面2分别设计成球面与圆锥面，前刀面(1)与顶后刀面(2)的交线为顶刃(4)；根据球面的数学模型和步骤1)得到的齿顶圆半径，获得前刀面(1)的参数方程；3)前刀面(1)与共轭轮(6)的一个齿面相交，形成一条空间曲线，即为主刃(5)；根据共轭轮(6)的参数和步骤2)得到的前刀面(1)的参数方程，获得主刃(5)的参数方程；依据齿轮正常啮合条件，对共轭轮(6)进行变位处理，形成一个新的共轭轮(6)，前刀面(1)与新的共轭轮(6)的同一圆周位置的齿面相交，形成一条新的主刃(5)，依此类推，形成许多条新的主刃(5)，由所有的主刃(5)构成主后刀面(3)；依据主刃(5)的参数方程和步骤1)中得到的共轭轮6的参数，获得主后刀面(3)的参数方程；4)在主刃(5)上选定一点作为考察点，在该点处，根据实际切削速度，建立工作角度参考面，包括工作基面、工作切削平面以及工作主剖面；在工作主剖面中，定义工作主剖面前角和工作主剖面后角；为了便于图纸表达和检测，在过顶刃上选定点的刀具轴截面中，定义顶刃前角和顶刃后角；借助微观等效的思想，在考察点处建立等效刀具结构，包括等效前刀面、等效后刀面，以及等效主刃；依据等效刀具结构，在考察点处建立设计角度参考面，包括基面、切削平面、主剖面、纵剖面以及横剖面；在主剖面、纵剖面、横剖面中，分别定义各剖面前、后角，在切削平面中，定义刃倾角；依据步骤3)得到的主刃(5)的参数方程和主后刀面(3)的参数方程，借助各剖面前、后角以及刃倾角之间的空间几何关系，获得主剖面前角与顶刃前角的关系和主剖面后角与顶刃后角的关系；根据实际切削速度的方向，获得工作主剖面与主剖面的空间几何关系；利用工作主剖面与主剖面的空间几何关系，获得工作主剖面前角与主剖面前角的关系和工作主剖面后角与主剖面后角的关系，进而，获得工作主剖面前角与顶刃前角的关系和工作主剖面后角与顶刃后角的关系；5)利用步骤4)中得到的工作主剖面前角与顶刃前角的关系和工作主剖面后角与顶刃后角的关系，依据主刃(5)上各点处的工作主剖面前、后角能够保证刀具处于良好的切削状态且具有足够强度的原则，获得顶刃前角和顶刃后角，进而，获得前刀面、主后刀面的结构参数，最终，获得剐齿刀主要结构与参数。2CN103028788B说明书1/8页无理论齿形误差直齿剐齿刀设计方法技术领域[0001]本发明涉及一种剐齿刀设计方法，特别是一种用于斜齿圆柱齿轮剐齿加工的无理论齿形误差直齿剐齿刀设计方法。背景技术[0002]随着汽车、航空、航天等领域的技术进步，出现了类似非贯通无退刀槽内斜齿的圆柱齿轮。加工这类齿轮，现有的滚齿、插齿等加工方法无法完成。在这种形势下，高效率、高精度、环保节能的剐齿加工方法应运