[發明專利]一種基于通用四軸數控機床與球頭銑刀的螺旋錐齒輪加工方法

有效

• 申請號: 201810382456.7
• 申請日: 2018-04-26
• 公開（公告）號: CN108568567B
• 公開（公告）日: 2020-05-19
• 發明（設計）人: 魏巍
• 申請（專利權）人: 長江大學
• 主分類號: B23F9/08
• 分類號: B23F9/08
• 代理公司: 荊州市亞德專利事務所(普通合伙) 42216
• 代理人: 李杰

本發明涉及一種螺旋錐齒輪加工方法，具體涉及一種基于通用四軸數控機床與球頭銑刀的螺旋錐齒輪加工方法。本發明通過齒面離散點計算、齒輪實體建模、球頭銑刀直徑確定、刀具路徑創建、齒面加工參數計算和齒面加工過程步驟，可在通用四軸數控銑床上完成各類螺旋錐齒輪加工，無需購置昂貴的專用機床和銑刀盤，相比于銑刀盤加工出的齒輪過渡曲面，具有更大的曲率半徑，可提高齒輪的彎曲疲勞強度。相比銑刀盤加工齒輪時的單側懸臂布置方式，本發明采用的卡盤和尾座頂尖的兩端支撐方式具有更好的剛性，可減少切削力導致的變形，從而提高了齒面的加工精度。

技術領域

本發明涉及一種螺旋錐齒輪加工方法，具體涉及一種基于通用四軸數控機床與球頭銑刀的螺旋錐齒輪加工方法。

背景技術

螺旋錐齒輪是用于傳遞相交軸或相錯軸之間運動的傳動部件，具有重合度大、傳動平穩、承載能力強等優點。螺旋錐齒輪一般采用銑刀盤在專用機床上進行加工，該方法在大批量生產時具有較高的生產效率，但在加工大直徑和單件小批量螺旋錐齒輪時，由于專用機床的購置成本較高和銑刀盤制備困難，導致加工成本較高。

發明內容

本發明的目的在于：根據空間曲面的銑削方法，提供一種相比于專用機床和銑刀盤，通用數控銑床和球頭銑刀價格低廉，具有較好的加工經濟性的基于通用四軸數控機床與球頭銑刀的螺旋錐齒輪加工方法。

本發明的技術方案是：

一種基于通用四軸數控機床與球頭銑刀的螺旋錐齒輪加工方法，其特征在于：它包括以下步驟：

一、齒面離散點計算

1）、為了使齒面離散點均勻分布在齒面上，在軸截面上進行離散點規劃；

2）、將齒頂線和齒根線等分為個點，將這些等分點相連得到多條齒高線；齒高線上共軛齒面和過渡曲面的分界點由直線刀刃上靠近齒根的邊緣切出，

3）、確定分界點后，將齒高線上共軛齒面部分和過渡曲面部分分別均分為和個點，

4）、完成軸截面離散點規劃后，以旋轉投影的方法，求解得到共軛齒面和過渡曲面上的離散點坐標；

二、齒輪實體建模

在ABAQUS軟件中，依據離散點創建沿齒長方向均勻分布的多個單齒截面，經放樣操作得到單齒實體模型，再經旋轉陣列得到齒輪實體模型；

三、球頭銑刀直徑確定

球頭銑刀直徑可通過螺旋錐齒輪的共軛齒面或過渡曲面進行確定；在螺旋錐齒輪單個齒槽范圍內，過渡曲面的曲率半徑最小，采用過渡曲面對球頭銑刀直徑進行確定，若要保證球頭銑刀加工出的螺旋錐齒輪過渡曲面形狀與銑刀盤加工出的形狀相同，因此，必須選擇直徑偏小的球頭銑刀刀具，而球頭銑刀刀具直徑偏小后，勢必會導致刀具的剛性較差；

銑刀盤加工螺旋錐齒輪時共軛齒面和過渡曲面同時切出，不可分割，而球頭銑刀加工螺旋錐齒輪時共軛齒面和過渡曲面分別切出，由于過渡曲面不參與嚙合，因此可采用共軛齒面確定刀具直徑，從而切出新的過渡曲面形狀；以共軛齒面確定刀具直徑時，可選擇直徑偏大的球頭銑刀刀具，刀具直徑的偏大其剛性則相對較好；選擇直徑偏大的球頭銑刀刀具時，約束條件為加工一側共軛齒面靠近齒根的邊緣時不刮傷對側齒面為準，；亦可在所建的齒輪實體模型上將共軛齒面凸面和凹面沿法向向外延伸一個粗切余量的距離，形成的等距曲面為凸面和凹面粗切余量面，以使粗加工時球頭銑刀與粗切余量面相切。球頭銑刀加工螺旋錐齒輪時，加工出的過渡曲面相比于銑刀盤加工出的過渡曲面，具有更大的曲率半徑，可提高齒輪的彎曲疲勞強度。

四、刀具路徑創建