[發明專利]一種插齒刀側后刀面的單參數柱面投影雙面成形磨削方法

有效

• 申請號: 202010769293.5
• 申請日: 2020-08-03
• 公開（公告）號: CN112108946B
• 公開（公告）日: 2022-10-25
• 發明（設計）人: 郭文超;毛世民;何子明
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: B24B3/58
• 分類號: B24B3/58;B24B1/00
• 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

本發明公開了一種插齒刀側后刀面的單參數柱面投影雙面成形磨削方法，屬于插齒刀具加工領域。本發明包括：(1)確定插齒刀各截面的加工中心距；(2)在忽略前角時，對于插齒刀齒的第j個截面根據插齒刀與被被加工齒廓的嚙合關系，得到所述截面內的側刃離散點；引入插齒刀軸線方向的刃磨厚度，得到側刃離散矩陣；引入前角對厚度方向進行修正，得到插齒刀理論側后刀面離散矩陣；(3)基于單參數柱面投影法對插齒刀理論側后刀面離散矩陣進行逼近，得到最優擬合柱面；(4)設計雙面磨削砂輪廓形；(5)進行插齒刀分齒磨削。本發明采用單參數雙面磨削，無需附加鏟磨運動，機床調整簡單，加工效率高。

技術領域

本發明屬于插齒刀具加工領域，尤其是一種插齒刀側后刀面的單參數柱面投 影雙面成形磨削方法。

背景技術

齒輪以及鏈輪、凸輪、花鍵、棘輪等有齒形結構的部件，其具有傳動比恒定、 傳遞功率大、工作可靠、結構緊湊等優點，在現代工業和機械產品中廣泛應用， 這些產品中有很大一部分都需要或必須依靠插齒刀來加工。

在機械加工領域，用插齒刀按展成法或成形法加工內、外齒輪或齒條等的齒 面的過程稱為插齒。除加工普通圓柱齒輪外，插齒刀可以做一些其它刀具做不了 或者不太容易做成的工作，如內齒輪、少齒數齒、人字齒輪、多聯齒輪等，特形 插齒刀還可加工各種其他廓形的工件，如凸輪、內花鍵、鏈輪等。雖然它們不是 齒輪，但因為具有齒形結構，同樣可以通過齒輪嚙合原理進行展成法加工，所以 可用插齒刀加工。

19世紀末，美國的E.R.費洛斯創造了用大平面砂輪展成磨削插齒刀的方法， 該方法的特點是精度高，效率低及機床運動復雜。為提高插齒刀的加工效率，提 出了用成形法加工插齒刀的方法。隨著刀具材料性能的不斷提高、涂層技術與設 備的改進以及數控技術的發展，插齒刀的使用效率大大提高，使其與滾齒的技術 上的差距進一步縮小。

在插齒刀插齒加工的過程中，其后角帶來的重磨誤差是影響插齒加工精度的 主要因素之一，也是設計插齒刀的難點所在。在插齒刀的加工方法中，常用的有 展成法與成形法，而成形砂輪的廓形計算是的一個重要技術，可以一次性磨削齒 輪修形、齒頂倒角、全弧齒頂刀具、帶凸頭的插齒刀等有特殊要求的齒形工件或 刀具。

針對插齒刀的成形加工方法，從原理是上主要分為兩類，一是插齒刀的鏟磨 制造，二是基于曲面逼近成形磨削。前者是采用成形砂輪，在成形運動的基礎上 增加一個徑向的形成后角的鏟齒運動，這樣磨出的新插齒刀和刃磨后插齒刀的齒 形相同，舊刀實際齒形與按變位原理求出的舊刀應有齒形不一致，導致齒形誤差。 后者是采用橢圓柱面、螺旋面、錐面或錐面螺旋面等進行插齒刀側后刀面逼近設 計，以一種可加工曲面代替插齒刀后刀面再采用成形磨削加工，常用的是橢圓柱 面。造成這一問題的原因是插齒刀側后刀面是一個非解析曲面，現有工藝方法無 法精確加工。曲面逼近是將這一難加工的非解析的理論曲面用一個與理論曲面相 接近的可加工曲面代替，然而如何確定這一可加工且易加工的曲面成為高效率制 造高精度插齒刀的核心問題。

發明內容

本發明的目的在于克服現有的插齒刀側后刀面為非解析曲面無法精確加工 的缺點，提供一種插齒刀側后刀面的單參數柱面投影雙面成形磨削方法。

為達到上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

一種插齒刀側后刀面的單參數柱面投影雙面成形磨削方法，包括以下步驟：

(1)根據被加工工件的基本參數與插齒刀的基本參數確定插齒刀各截面的 加工中心距；

所述截面與插齒刀軸線相垂直；

(2)在忽略前角時，對于插齒刀齒的第j個截面根據插齒刀與被被加工齒廓 的嚙合關系，得到所述截面內的側刃離散點；

引入插齒刀軸線方向的刃磨厚度，得到側刃離散矩陣；

引入前角對厚度方向進行修正，得到插齒刀理論側后刀面離散矩陣；