[發(fā)明專利]一種面齒輪加工方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210074057.7
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102581387A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐進元;尹鳳;張燕;陳興明
• 申請（專利權(quán)）人: 唐進元
• 主分類號: B23F15/06
• 分類號: B23F15/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪制造方法中的面齒輪數(shù)控銑齒、磨齒加工這一領(lǐng)域。

背景技術(shù)

面齒輪傳動是指圓柱齒輪與錐齒輪相嚙合實現(xiàn)空間相交或交錯軸之間的傳動。與錐齒輪相比較，面齒輪傳動具有重合度大、承載能力強、穩(wěn)定性強、振動小、占空間小等優(yōu)點。隨著航空航天事業(yè)的發(fā)展，面齒輪傳動在飛行器的動力裝置中得到了廣泛應(yīng)用，占有很重要的地位。

面齒輪加工方法是面齒輪制造的主要任務(wù)之一，近年來國內(nèi)外學者對其做了很多研究，但目前在國內(nèi)對面齒輪的加工方法大多為插齒加工，加工出的面齒輪精度較低，承載能力較差，使得面齒輪的應(yīng)用只能停留在低速、輕載的場合，并不能滿足航空器械的傳動要求，為了提高面齒輪的綜合傳動性能，必須實現(xiàn)面齒輪的高精度制造。要使面齒輪的傳動性能進一步提高，一般需對面齒輪進行熱處理，而熱處理將對面齒輪齒面產(chǎn)生熱脹變形，影響面齒輪的精度和傳動性能，由于熱處理后齒面硬度很高，采用一般的加工方法不易加工，必須研究磨齒加工方法才能解決。

對于面齒輪銑齒與磨齒加工，國內(nèi)尚無制造方法及制造裝備可以實現(xiàn)。在美國專利號US6390894(B1)中，設(shè)計了一種面齒輪磨齒機床，該機床將面齒輪毛坯安裝臺設(shè)計為垂直方向，降低了機床的剛度，降低了加工精度，同時該機床結(jié)構(gòu)復雜，機床運動軸有十個之多，增加了數(shù)控控制的難度，也增加了成本。總體來說，近幾年對面齒輪加工的研究取得了一定進展，但所設(shè)計的機床結(jié)構(gòu)復雜，加工精度和生產(chǎn)效率并不能完全滿足市場需要。

本專利發(fā)明了一種面齒輪加工方法，該方法在現(xiàn)有數(shù)控機床上，利用盤形刀具實現(xiàn)面齒輪銑齒和高精度磨齒加工，可以達到面齒輪高精度加工的效果，無需另行設(shè)計制造面齒輪專用加工機床，大大降低了生產(chǎn)成本，縮短了開發(fā)周期。

發(fā)明內(nèi)容

本專利解決的技術(shù)問題是：針對市場上面齒輪加工精度低、傳動性能差等缺陷，發(fā)明了在現(xiàn)有數(shù)控機床上，利用盤形刀具實現(xiàn)面齒輪銑齒和高精度磨齒的加工方法。該方法可以同時對面齒輪進行銑齒和熱處理后的面齒輪進行磨齒加工，實現(xiàn)對面齒輪的粗精加工于一體，降低成本。

本專利發(fā)明的面齒輪加工方法，其特征是：面齒輪1安裝于機床的工作臺上，加長砂輪座4安裝于機床主軸頂端，盤形刀具2安裝于加長砂輪座4頂端。在加工過程中，面齒輪1隨機床A旋轉(zhuǎn)軸繞自身軸線旋轉(zhuǎn)，同時面齒輪1隨機床B旋轉(zhuǎn)軸擺動。盤形刀具2隨主軸繞自身軸線高速旋轉(zhuǎn)，同時盤形刀具2在面齒輪的徑向進行往返進給運動。加工完一個完整的齒面后，面齒輪進行分度運動，以加工下一個齒面，直到加工完整個面齒輪齒面。

在加工過程中，為了避免面齒輪1與機床Y軸碰撞，設(shè)計了加長砂輪座4安裝于機床主軸頂端,再將盤形刀具2安裝于加長砂輪座4頂端，并且加長砂輪座4的長度應(yīng)大于面齒輪1的外圓半徑。

由面齒輪1、盤形刀具2及直齒輪3之間的嚙合規(guī)律可知，要達到精確創(chuàng)成面齒輪齒廓，所利用的盤形刀具2的軸向橫截面輪廓應(yīng)與直齒輪3的軸向輪廓完全相同。在加工過程中，面齒輪1隨機床A旋轉(zhuǎn)軸繞自身軸線旋轉(zhuǎn)和隨機床B旋轉(zhuǎn)軸擺動的轉(zhuǎn)速比是恒定的，并且

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其中N_c與N_f分別為直齒輪3與面齒輪1的齒數(shù)。

盤形刀具2在加工過程中，為了達到切削齒坯余量、提高切削表面微觀形貌的目的，盤形刀具2隨機床主軸繞其自身軸線作高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速一般情況下是恒定的。

在加工過程中，面齒輪1每繞B旋轉(zhuǎn)軸擺動一個微小的角度，盤形刀具2就在面齒輪1的徑向進行一次往返進給運動，以達到切削整個齒面的效果。

在加工過程中，由于受機床B旋轉(zhuǎn)軸行程限制，采用單面加工方式，先在工位1加工面齒輪的右齒面，加工完一個完整的右齒面后，面齒輪進行分度運動，以加工下一個齒的右齒面，直到加工完整個面齒輪右齒面，然后再換至工位2加工面齒輪1的左齒面，直到加工完整個面齒輪的所有齒面。

所述加工方法，可同時實現(xiàn)對面齒輪1進行銑齒和高精度磨齒加工，刀具和工件的相對運動關(guān)系不變。銑齒加工時，盤形刀具2為銑刀，磨齒加工時，盤形刀具2為砂輪。

所述直齒輪3是虛擬的，在現(xiàn)實的加工過程中，直齒輪3是不存在的，在圖中將其畫出只是為了更好的說明加工原理。同時在現(xiàn)實加工面齒輪1的齒面在磨齒加工前一般都需先進行熱處理，以提高材料的綜合性能。

附圖說明

圖1為利用盤形刀具加工面齒輪的加工原理示意圖。

圖2為利用盤形刀具加工面齒輪的加工原理示意圖俯視圖。