[發(fā)明專利]直齒錐齒輪包絡(luò)刨削成形方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201510098123.8
• 申請日: 2015-03-06
• 公開（公告）號: CN104722851B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李佳;李曉群;王鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號: B23F5/12
• 分類號: B23F5/12
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 李麗萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種直齒錐齒輪的加工方法，是一種直齒錐齒輪包絡(luò)刨削成形方法。

背景技術(shù)

直齒錐齒輪是應(yīng)用最廣泛的零件之一，對于中小型直齒錐齒輪的加工，主要以展成刨齒法為主，該方法采用產(chǎn)形輪的思想，加工過程刀具往復(fù)運動的同時繞工作臺軸線做回轉(zhuǎn)運動。大型直齒錐齒輪的加工方法，有銑削法和刨齒法，利用成形刀具完成加工，也有利用靠模仿形進(jìn)行加工的，這些方法普遍加工精度差，加工效率低，刀具和靠模制造成本高，更缺乏柔性，不適合大規(guī)模生產(chǎn)使用。隨著冶金機械、電力機械、礦山機械、大型工程機械技術(shù)發(fā)展，解決直徑超過3米的特大型直齒錐齒輪高精度、高效加工問題越來越重要，迫切需要新的技術(shù)方法。另一方面，數(shù)控技術(shù)和數(shù)控機床技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)使得刨削技術(shù)既能保持加工效率高的屬性，又能柔性地適應(yīng)各種曲面加工成為可能。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供一種直齒錐齒輪包絡(luò)刨削成形方法，可在數(shù)控刨床上加工各種直齒錐齒輪。本發(fā)明是面向特大型直齒錐齒輪的刨削加工法，無需特大型設(shè)備和專用刀具即可實現(xiàn)高效率、高精度的加工大型直齒錐齒輪。本發(fā)明方法同樣適用各種中小型和大型直齒錐齒輪的加工。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出的一種直齒錐齒輪包絡(luò)刨削成形方法，其中，直齒錐齒輪的齒面由與理論齒面相切的多棱面構(gòu)成，所述多棱面包括k個與理論齒面相切的包絡(luò)平面，相鄰包絡(luò)平面兩兩相交；數(shù)控刨床加工時，包括機床滑枕的主運動和四個跟隨運動，所述四個跟隨運動包括刀具跟隨主運動在機床X方向的移動、刀具跟隨主運動在機床Y方向移動、工件以ω₁的速度跟隨主運動的轉(zhuǎn)動、刀具以ω₂的速度跟隨主運動的擺動；包括以下步驟：

步驟一、隨著工件的轉(zhuǎn)動，當(dāng)某一包絡(luò)平面對應(yīng)的圓錐母線的投影與工件軸線的投影在投影平面內(nèi)共線時，在機床X方向和Y方向上調(diào)整刀具位置，并擺動刀具使刀具切削刃在投影平面上的投影與大端齒廓曲線在投影平面上的投影呈相切關(guān)系，即刀具切削刃與該一包絡(luò)平面在大端齒廓的邊界重合；

步驟二、完成上述調(diào)整，刀具切削刃通過復(fù)合運動沿著該包絡(luò)平面對應(yīng)的圓錐母線掃掠形成該包絡(luò)平面；隨著工件轉(zhuǎn)動，當(dāng)又一包絡(luò)平面對應(yīng)的圓錐母線的投影與工件軸線的投影在投影平面內(nèi)共線時，按照上述過程刀具切削刃通過復(fù)合運動沿著該包絡(luò)平面對應(yīng)的圓錐母線掃掠形成該包絡(luò)平面；以此類推，形成k個包絡(luò)平面。

進(jìn)一步講，步驟一的具體內(nèi)容包括：

工件轉(zhuǎn)動之前，在工件坐標(biāo)系O-xyz中，坐標(biāo)原點O與錐頂點重合，z軸與工件軸線重合，z軸方向由球心指向球面；x軸與基圓錐上球面漸開線起點處圓截面半徑平行，x軸方向沿圓心向外；y軸遵從右手定則；大端齒廓曲線方程為：

式(1)中，R為錐距，δ_b為基錐角，為形成球面漸開線的展開角，i為x軸的方向向量，j為y軸的方向向量，k是z軸的方向向量；

工件轉(zhuǎn)動后，通過坐標(biāo)變換得到大端齒廓：

式(2)中，Δθ為工件轉(zhuǎn)過的角度；

投影平面方程為：

x_tRsinδcosθ+y_tRsinδsinθ+z_tRcosδ＝0????(3)

式(3)中，δ為節(jié)錐角，θ為投影平面內(nèi)工件軸線投影與x軸投影間的夾角；

大端齒廓在該投影平面內(nèi)的投影曲線為：

式(4)中，

在大端齒廓投影曲線上的點求導(dǎo)得到該點切線，該切線與工件軸線投影的夾角λ為：