[發明專利]一種窄空刀槽人字齒輪偏距成形加工方法

有效

• 申請號: 202010450178.1
• 申請日: 2020-05-25
• 公開（公告）號: CN111687496B
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發明（設計）人: 郭文超;毛世民
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B23F7/00
• 分類號: B23F7/00
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 李紅霖

本發明公開了一種窄空刀槽人字齒輪偏距成形加工方法，屬于人字齒輪加工領域。本發明的加工方法，包括：(1)根據人字齒輪參數計算被加工人字齒輪轉角；(2)確定工作齒面成形刀具廓形；(3)確定齒面成形機床調整參數；調整參數包括刀具中心距X_M、中心高Y_M及沿齒輪軸向的修正量Z_M；(4)確定齒根過渡曲面刀具廓形；(5)齒面加工刀具路徑規劃；(6)確定分齒加工方案。本發明的加工方法，采用簡單輪廓立銑刀，通過四軸聯動機床單面成形法進行窄空刀槽人字齒輪精加工，極大提高了加工效率和精度。

技術領域

本發明屬于人字齒輪加工領域，尤其是一種窄空刀槽人字齒輪偏距成形加工方法。

背景技術

斜齒輪的承載能力和運動平穩性均顯著地優于直齒輪，但隨著螺旋角增大，軸向嚙合力迅速加大，進而不得不選擇尺寸更大的能同時承受徑向和軸向力的徑向推力軸承，同時箱體設計要考慮承受軸向力而增加加強筋等，勢必增加傳動系統的重量，降低功率密度，提高成本。

為了克服斜齒輪的這一缺點，將螺旋角方向相反其余參數完全相同的兩個齒輪同軸線連接在一起，作為一個齒輪使用，稱為人字齒輪。這種齒輪保留了斜齒輪承載能力高和運動平穩的優點，同時由于兩半產生的軸向力方向相反而自身平衡，所以理論上支撐軸系的軸承不需要承受軸向力，軸承受力和直齒輪相同，給軸承選擇和箱體設計帶來極大的便利，使得傳動系統的功率密度和可靠性大大提高。

受加工方法的限制，人字齒輪有帶寬空刀槽和窄(無)空刀槽這兩種。人字齒輪的螺旋角一般在30°左右，采用滾齒加工，為了避免干涉，兩個齒輪之間的空刀槽要用一定的寬度，一般上相當于半齒寬，即人字齒輪全部齒寬的三分之一是空刀槽，極大地增加了齒輪傳動系統的重量和體積。取消或減小空刀槽，就可以解決這一問題，但無法采用滾齒(熱前)或磨齒(熱后)。

為了解決這一問題，目前有兩種方法：一是將旋向不同的兩半齒做成兩件，分別滾齒、磨齒，然后裝配在一起，這種方法增加了制造成本，對于大型的人字齒輪，降低了零件的整體剛性，而且兩半齒的對中困難；另一種方法是采用成對齒輪型插齒刀或齒條型插齒刀，在專用的人字齒輪插齒機上加工，這種加工方法的效率極低，而且齒面精度也較差。

發明內容

本發明的目的在于克服上述現有技術中人字齒輪加工效率低，齒面精度差的缺點，提供一種窄空刀槽人字齒輪偏距成形加工方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種窄空刀槽人字齒輪偏距成形加工方法，包括以下步驟：

(1)根據人字齒輪參數計算被加工人字齒輪轉角；

(2)確定工作齒面成形刀具廓形；

(3)確定齒面成形機床調整參數；

調整參數包括刀具中心距X_M、中心高Y_M及沿齒輪軸向的修正量Z_M；

(4)確定齒根過渡曲面刀具廓形；

(5)齒面加工刀具路徑規劃；

(6)確定分齒加工方案。

進一步的，步驟(1)中人字齒輪參數包括：齒數z、螺旋角β、名義端面壓力角α_t、分度圓直徑d_p、分度圓法向齒厚S_pn、基圓半徑r_b、漸開線起點半徑r_f和漸開線展角u；

步驟(1)的計算過程為：

101)計算基圓齒槽半角：

102)計算任一齒廓點X的被加工齒輪偏轉角：