[發(fā)明專利]一種擺線輪加工用等前角剮齒刀的設(shè)計方法

有效

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• 申請日: 2020-12-31
• 公開（公告）號: CN113145943B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王鵬;李佳;劉福聰
• 申請（專利權(quán)）人: 天津職業(yè)技術(shù)師范大學(xué)（中國職業(yè)培訓(xùn)指導(dǎo)教師進修中心）
• 主分類號: B23F17/00
• 分類號: B23F17/00
• 代理公司: 天津創(chuàng)智睿誠知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251
• 代理人: 李薇;李玲

本發(fā)明公開了一種擺線輪加工用等前角剮齒刀的設(shè)計方法，包括以下步驟：步驟1：建立設(shè)計方法所用到的坐標系；步驟2：獲取擺線輪齒面在工件坐標系S1內(nèi)的數(shù)學(xué)模型；步驟3：獲取共軛面在刀具坐標系S2中的數(shù)學(xué)模型；步驟4：獲取切削刃和切削刃上任意一點相對于擺線輪齒面的運動速度的數(shù)學(xué)模型；步驟5：獲取前刀面的數(shù)學(xué)模型；步驟6：獲取后刀面的數(shù)學(xué)模型；步驟7：驗證設(shè)計后角的可行性；步驟8：獲取等前角剮齒刀的三維模型。應(yīng)用本發(fā)明提供的設(shè)計方法設(shè)計出的剮齒刀，其切削刃各點在參與切削時前角一致，可有效改善齒面加工質(zhì)量，減少機床震顫。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機械加工設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種擺線輪加工用等前角剮齒刀的設(shè)計方法。

背景技術(shù)

隨著中國工業(yè)自動化水平的不斷提高，對RV減速器的質(zhì)量要求越來越高，需求量越來越大。中國國內(nèi)由于沒有掌握RV減速器的量產(chǎn)工藝，導(dǎo)致市場基本被國外公司所壟斷。

擺線輪是RV減速器中最關(guān)鍵的零件之一，其制造精度對于減速器的精度指標至關(guān)重要。目前，擺線輪齒面加工一般使用成形磨削工藝，該工藝采用間歇分度的方法，分度精度不易控制，需依賴于造價高昂的高精度設(shè)備。顯然，該方法無法滿足RV減速器的大批量生產(chǎn)要求。

剮齒加工方法具有連續(xù)分度的加工特點，而且效率高、節(jié)能環(huán)保，在擺線輪齒形加工方面更具優(yōu)勢。在剮齒工藝系統(tǒng)中，剮齒刀是重要因素之一。目前，剮齒刀的前刀面基本采用球面或錐面形狀，導(dǎo)致切削刃各點處工作前角不一致，部分刃段工作前角不合理。使用該類刀具進行剮齒加工時機床顫振明顯，齒面加工質(zhì)量不均勻。因此，為了促進剮齒技術(shù)的廣泛應(yīng)用，尤其是推動剮齒技術(shù)在RV減速器關(guān)鍵零件加工領(lǐng)域的應(yīng)用，進行新的剮齒刀設(shè)計方法的開發(fā)十分必要。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有剮齒刀由于結(jié)構(gòu)原因造成機床顫振明顯，齒面加工質(zhì)量不均勻的技術(shù)缺陷，而提供一種擺線輪加工用等前角剮齒刀的設(shè)計方法。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是：

一種擺線輪加工用等前角剮齒刀的設(shè)計方法，包括以下步驟：

步驟1：根據(jù)工件和刀具之間的位置關(guān)系與運動關(guān)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(jù)工件參數(shù)獲取擺線輪齒面在工件坐標系內(nèi)的數(shù)學(xué)模型；

步驟3：為刀具齒數(shù)、軸交角、工件轉(zhuǎn)速和進給量分別進行賦值，然后根據(jù)運動學(xué)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(shù)學(xué)模型，然后根據(jù)曲面共軛原理，獲取共軛面在刀具坐標系中的數(shù)學(xué)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(shù)學(xué)模型；

步驟5：根據(jù)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(shù)學(xué)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(jù)工作前角的定義及工作前角給定值構(gòu)造前刀面的型值點，通過插值這些型值點構(gòu)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(jù)設(shè)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(shè)計后角計算每次重磨之后軸心距的變化量，然后結(jié)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(gòu)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(jù)步驟4獲取的切削刃的數(shù)學(xué)模型、步驟5獲取的前刀面的數(shù)學(xué)模型和步驟6獲取的后刀面的數(shù)學(xué)模型，建立等前角剮齒刀的三維模型。