[發明專利]一種擺線輪加工用等前角剮齒刀的設計方法

有效

• 申請號: 202011632419.0
• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN113145943B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 王鵬;李佳;劉福聰
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學（中國職業培訓指導教師進修中心）
• 主分類號: B23F17/00
• 分類號: B23F17/00
• 代理公司: 天津創智睿誠知識產權代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇;李玲

1.一種擺線輪加工用等前角剮齒刀的設計方法，其特征在于：包括以下步驟：

步驟1：根據工件和刀具之間的位置關系與運動關系，建立三個坐標系，分別為工件坐標系S1、刀具坐標系S2和輔助坐標系Sp；

步驟2：根據工件參數獲取擺線輪齒面在工件坐標系內的數學模型；

步驟3：為刀具齒數、軸交角、工件轉速和進給量分別進行賦值，然后根據運動學原理獲取擺線輪齒面上任意一點相對于其共軛面的運動速度的數學模型，然后根據曲面共軛原理，獲取共軛面在刀具坐標系中的數學模型；

步驟4：在步驟3所得共軛面上選定擺線輪端面齒廓的共軛線為切削刃，并獲取切削刃上任意一點相對于擺線輪齒面的運動速度的數學模型；

步驟5：根據步驟4獲取的切削刃上任意一點相對于擺線輪齒面的運動速度的數學模型建立刀具角度參考系，確定基面、切削平面和主剖面；然后根據工作前角的定義及工作前角給定值構造前刀面的型值點，通過插值這些型值點構造出三次B樣條曲面，該三次B樣條曲面即為前刀面；

步驟6：根據設定的每次重磨之后切削刃齒頂點位置的變化量以及刀具的設計后角計算每次重磨之后軸心距的變化量，然后結合步驟3計算的工件與刀具之間的初始軸心距獲得重磨之后的軸心距，進而按照步驟3和步驟4的方法獲取重磨后的切削刃；

依次類推，獲取若干個重磨后的切削刃，并在每條切削刃上離散出若干型值點，通過插值所有求得的切削刃上的型值點構造出三次B樣條曲面，該三次B樣條曲面即為后刀面；

步驟7：根據步驟4獲取的切削刃的數學模型、步驟5獲取的前刀面的數學模型和步驟6獲取的后刀面的數學模型，建立等前角剮齒刀的三維模型。

2.如權利要求1所述的設計方法，其特征在于：步驟1中，所述工件坐標系的z₁軸與工件軸線重合，x₁o₁y₁平面與工件的下端面重合，隨工件轉動；

所述刀具坐標系的z₂軸與刀具軸線重合，x₂o₂y₂平面與刀具的上端面重合，隨刀具轉動；

所述輔助坐標系為空間固定坐標系，對應工件坐標系和刀具坐標系的初始位置，x_p軸與x軸重合，z_p軸與z軸之間的夾角為軸交角，z_p軸與z軸之間的距離為工件與刀具的軸心距。

3.如權利要求1所述的設計方法，其特征在于：步驟2中，所述工件參數包括滾圓與基圓之間的偏心距、針輪齒數、擺線輪齒數、針輪分布圓半徑、移距修形量、針輪半徑、等距修形量和轉角修形量；

擺線輪齒面在工件坐標系內的數學模型為：

在上式中，

為擺線齒面有移距修形時齒形的短幅系數；

A為形成擺線齒面所需的滾圓與基圓之間的偏心距；

Z_p,Z_c分別為針輪齒數和擺線輪齒數；

r_p為針輪分布圓半徑，△r_p為移距修形量；

r_rp為針輪半徑，△r_rp為等距修形量；

δ為轉角修形量；

和h為擺線輪參數方程的自變量。