[發明專利]一種考慮齒面精度特性的漸開線圓柱齒輪包絡銑削加工方法

有效

• 申請號: 201910059324.5
• 申請日: 2019-01-22
• 公開（公告）號: CN109663991B
• 公開（公告）日: 2020-06-05
• 發明（設計）人: 郭二廓;任乃飛;周長祿;王杰;張新洲
• 申請（專利權）人: 南京工大數控科技有限公司
• 主分類號: B23F5/20
• 分類號: B23F5/20
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明提供了一種考慮齒面精度特性的漸開線圓柱齒輪包絡銑削加工方法，包括S01選擇銑削刀具，確定刀具直徑、刀具切削刃長度；S02確定刀具軸線相對于齒輪軸線的動態偏心量e_i；S03構建齒廓方向走刀步長公式，構建漸開線齒廓展開角度與齒面殘高差之間的曲線方程，計算刀位點；S04規劃走刀路徑；本發明在保證漸開線圓柱齒輪齒面加工精度的前提下，綜合考慮漸開線齒面的微分幾何特性，計算出刀位點，規劃刀具路徑，使刀具走刀軌跡按需分配，減小齒根和齒頂的冗余走刀，從而提高包絡銑齒的加工效率以及齒面的嚙合性能。

技術領域

本發明涉及機械加工技術領域，尤其涉及一種考慮齒面精度特性的漸開線圓柱齒輪包絡銑削加工方法。

背景技術

齒輪是機械相關應用行業的關鍵基礎零件。近年來，針對傳統的滾齒、插齒、剃齒等齒輪加工方法存在的單件小批量、大模數齒輪類零件的加工周期長、專用制齒裝備和專用齒輪刀具成本高的問題，出現了一種在通用多軸加工中心上采用通用刀具對圓柱齒輪進行柔性包絡銑削加工的方法，可為企業的單件小批量和大模數齒輪加工提供一種低成本、高效率、短周期和快響應的柔性制齒方法。

然而，這種先進的多軸車銑復合加工技術在圓柱齒輪的加工上仍存在著加工效率不高的問題。究其原因，一是車銑復合包絡銑削原理是將齒面擬合成自由曲面后再進行刀具路徑規劃，并未考慮到齒面的微分幾何特性。尤其是針對漸開線圓柱齒輪，其齒形上每一微段的曲率半徑均不相同，具有一定的特殊性。二是這種基于自由曲面的走刀路徑規劃方法也未考慮齒面節圓處嚙合精度的需求。在漸開線圓柱齒輪副嚙合過程中，主要參與嚙合的區域是靠近節圓附近的齒面，在加工過程中要優先保證該區域的加工精度。現有技術中雖然有五軸車銑復合加工中心能實現對圓柱齒輪的銑削加工，但是它們所采用的銑削形式是將齒面按自由曲面處理，導致加工效率和加工精度之間相互矛盾。

因此，如果不能綜合考慮到齒面的微分幾何特性和齒面的精度特征要求，僅將齒面上各處的加工精度按照相同的殘高差處理，必然會造成大量的冗余走刀，導致加工效率低下，或是齒面嚙合區域精度不高。

發明內容

針對現有技術中存在不足，本發明提供了一種考慮齒面精度特性的漸開線圓柱齒輪包絡銑削加工方法，用于提高在通用加工中心上采用通用刀具銑削漸開線圓柱齒輪的加工效率和齒面嚙合性能。

本發明是通過以下技術手段實現上述技術目的的。

一種考慮齒面精度特性的漸開線圓柱齒輪包絡銑削加工方法，包括：

S01：根據待加工齒輪工件參數，選擇刀具，確定刀具直徑和刀具切削刃長度；

S02：采用偏心銑削方式進行加工，確定刀具軸線相對于齒輪軸線的動態偏心量e_i；

S03：根據齒輪的齒面主要嚙合區域的精度要求，通過構建齒廓方向走刀步長公式，求解走刀步長沿齒廓方向的最大間距Δl_max、兩個刀位點的相鄰的步長間距Δl_i以及齒面上各刀位點對應的漸開線展開角度u_i，構建漸開線齒廓展開角度與齒面殘高差之間的曲線方程Δt_i＝f(Δu_i)，最終確定加工刀位點；

S04：根據刀位點規劃走刀路徑。

優選地，所述步驟S01中，對于中小模數漸開線圓柱齒輪選用立銑刀或棒銑刀，對于大模數漸開線圓柱齒輪選用圓錐盤形銑刀或棒銑刀。

優選地，所述步驟S01中，刀具直徑D_t≥φ10mm，刀刃長度L_t≥20mm。

優選地，所述偏心量e_i的計算公式為：