[發明專利]一種通用拓撲結構的圓柱齒輪剮齒刀具及其構建方法

有效

• 申請號: 201310476019.9
• 申請日: 2013-10-12
• 公開（公告）號: CN103551672A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 李佳;婁本超;陳新春
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B23F21/00
• 分類號: B23F21/00;G06F17/50
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 李麗萍

技術領域

本發明涉及一種通用拓撲結構的圓柱齒輪剮齒刀具，用于內/外齒直/斜齒圓柱齒輪剮齒加工。

背景技術

剮齒是21世紀出現的一種全新的直接從毛坯切制齒廓的圓柱齒輪加工方法。該方法能夠加工傳統加工方法無法加工的非貫通螺旋內齒，加工目前工藝方法可以加工的齒輪，也具有明顯的加工效率高、精度高、干式切削等優點。目前，剮齒原理、剮齒刀設計、數控剮齒機設計等方面的研究已經取得一些成果。但是距離批量生產的要求還有一定差距，其中剮齒刀設計理論和制造技術是最迫切需要解決的問題。關于剮齒刀設計方面的研究成果較少，國內最新開發的采用無理論齒形加工誤差理論和制造方法只適用于直齒刀，不具有通用性。為了促進剮齒技術的廣泛應用，迫切需要開發新的剮齒刀具。

發明內容

針對上述現有技術，本發明提供一種通用拓撲結構的圓柱齒輪剮齒刀具，基于該刀具結構設計的剮齒刀具，可以加工各種內齒直齒、外齒直齒、斜齒圓柱齒輪，加工出來的齒輪無理論齒形加工誤差。

為了解決上述技術問題，本發明一種通用拓撲結構的圓柱齒輪剮齒刀具，包括刀體和設置在所述刀體周邊沿軸向均布的若干個拓撲結構相同的刀齒，每個刀齒均由前刀面、左后刀面、右后刀面、頂后刀面、左切削刃、右切削刃以及頂切削刃構成；所述前刀面、左后刀面、右后刀面以及頂后刀面均為自由曲面，所述左切削刃、右切削刃以及頂切削刃均為自由曲線；其中，左切削刃用來加工工件齒槽左齒面，右切削刃用來加工工件齒槽右齒面，頂切削刃用來加工工件齒槽齒根圓柱面；所述前刀面為法向矢量朝一個方向匯聚的自由曲面，所述左切削刃由所述前刀面與左后刀面的交線構成，所述右切削刃由所述前刀面與右后刀面的交線構成，所述頂切削刃由所述前刀面與頂后刀面的交線構成；左后刀面、右后刀面與頂后刀面分別由若干條刃磨后的的左切削刃、右切削刃與頂切削刃構成。

本發明一種通用拓撲結構的圓柱齒輪剮齒刀具的構建方法，刀具的左后刀面的構建過程是：首先，由被加工工件的參數設定刀具與工件的中心距，建立被加工齒槽左齒面共軛曲面，前刀面與左齒面共軛曲面求交，得到第一條左切削刃的曲線；之后，根據刃磨量，改變加工中心距，得到新的左齒面共軛曲面，同時調整前刀面的軸向位置，得到新的前刀面，新的前刀面與新的左齒面共軛曲面求交，得到第二條左切削刃；依此類推，建立若干條左切削刃的曲線，若干條左切削刃的曲線擬合成刀具的左后刀面；同理，建立被加工齒槽右齒面共軛曲面后構建刀具的右后刀面；建立被加工齒槽齒根圓柱面共軛曲面后構建刀具的頂后刀面。

上述構建過程中，通過選取合理的切削角度調整前刀面、左齒面共軛曲面、右齒面共軛曲面和齒根圓柱面共軛曲面，獲得左切削刃、右切削刃和頂切削刃的參數。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：

按照本發明設計的刀具，刀具結構具有通用性，適合加工各種漸開線、非漸開線的內齒、外齒圓柱齒輪，所加工的零件無理論齒形加工誤差，有效保證加工精度。

附圖說明

圖1為本發明剮齒刀具各要素示意圖；

圖2為內齒直齒輪工件左、右齒面共軛曲面示意圖；

圖3為外齒直齒輪工件左、右齒面共軛曲面示意圖；

圖4為本發明中建立的剮齒刀具設計計算坐標系；

圖5為本發明剮齒刀具的主剖面示意圖；

圖6為圖5所示主剖面內工作角度；

圖7為剮齒刀加工工件示意圖；

圖8為本發明剮齒刀具左、右切削刃的工作前角；

圖9為本發明剮齒刀具左、右切削刃的工作后角；

圖10為本發明剮齒刀具調整后的左、右切削刃工作前角；

圖11為本發明剮齒刀具調整后的左、右切削刃工作后角。

圖中1.前刀面，2.右切削刃，3.右后刀面，4.頂切削刃，5.頂后刀面，6.左后刀面，7.左切削刃，8.工件齒槽左齒面，9.工件齒槽右齒面，10.工件齒槽齒根圓柱面，11.左齒面共軛曲面，12.右齒面共軛曲面，13.齒根圓柱面共軛曲面，14.刀具，15.工件。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發明作進一步詳細地描述。