專利名稱：一種可以解決z＜17的漸開線齒輪“根切”問題的滾刀齒形的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種沒有“根切”問題的滾刀齒形，它是屬于精密儀器中小模數(shù)漸開線園柱齒輪加工技術(shù)領(lǐng)域。
2.背景技術(shù)漸開線齒形在各行各業(yè)均有廣泛的應(yīng)用。小模數(shù)(指模數(shù)M＜1mm)漸開線齒形主要應(yīng)用于“精密儀器”制造業(yè)中(比如照相機(jī)，定時(shí)器，減速器，鬧鐘，手表.....等)。由于漸開線齒形存在著一個(gè)幾乎全世界都知道的“根切“問題，這就大大地限制了它在傳動(dòng)比要求較大的場合的使用。(如手表中從條合輪到擒縱齒軸之間的傳動(dòng))。由于修正擺線齒形的齒軸齒數(shù)可以取到8-6齒都沒有所謂“根切”問題的困擾，所以在“精密儀器”制造業(yè)中得到了比漸開線齒形更為廣泛的應(yīng)用。然而，修正擺線齒形其齒形設(shè)計(jì)和滾刀齒形設(shè)計(jì)均比較復(fù)雜；特別是模數(shù)m較小時(shí)，刀具制造非常困難。對于修正擺線滾刀齒形的弊端和漸開線齒形“根切”問題的困擾，本人感受至深。經(jīng)過長期的研究，本人發(fā)明了一種沒有“根切”問題的滾刀齒形。
3.發(fā)明內(nèi)容為了克服修正擺線滾刀齒形的弊端和漸開線齒形“根切”問題的困擾，本發(fā)明提供了一種沒有“根切”問題的滾刀齒形。用這種滾刀齒形加工齒數(shù)z＝4以上的漸開線齒輪都不會(huì)發(fā)生“根切”現(xiàn)象。本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是實(shí)事求是，按客觀規(guī)律辦事。眾所周知，漸開線只存在于齒輪的外圓和基圓之間?；鶊A以下是沒有漸開線的。基圓以下通常都是用向心直線來處理。我們只要忠實(shí)地，客觀地分段求出它們的共軛齒廓，那么，一種沒有“根切”問題的滾刀齒形就浮現(xiàn)在我們面前了。該發(fā)明的有益效果是顯而易見的這種沒有“根切”現(xiàn)象的滾刀齒形由一段直線和一段代圓弧組成，齒形形狀平緩舒展，沒有修正擺線滾刀齒形的那種劇烈的彎曲，所以，滾刀制造比較容易。另外，本人發(fā)明的這種滾刀齒形有一個(gè)顯著的技術(shù)特征是根部直線部分(A-B)隨著齒輪的齒數(shù)增加而變長；而腰部的曲線部分(B-C)則隨著齒輪齒數(shù)的增加而變短。當(dāng)齒輪的齒數(shù)等于或大于17時(shí)，滾刀的齒形就變成了當(dāng)前國內(nèi)外一致公認(rèn)和熟知的那種形狀了(見說明書附1中的(1))。目前，解決漸開線齒形“根切”問題的經(jīng)典理輪是所謂的“正變位”方法；它為國內(nèi)外科技界，學(xué)術(shù)界所普遍接受。其中法國齒形標(biāo)準(zhǔn)最具代表性。(見全國鐘表工業(yè)科技情站1974年出版的“鐘表齒輪標(biāo)準(zhǔn)”第14頁之“法國鐘表技術(shù)中心---標(biāo)準(zhǔn)05-67)。我國的相應(yīng)國標(biāo)如GB9821.4-88與法國齒形標(biāo)準(zhǔn)基本上大同小異。但是，這種正變位后的漸開線齒形在精密儀表(如手表)中的使用效果并不好。還有，該發(fā)明還將向全世界揭開一個(gè)長期困擾科技界的所謂漸開線齒形“根切”問題其實(shí)在客觀上本來是不存在的；只是因?yàn)槿藗儗陀^事物的認(rèn)識(shí)不夠深入，用了一種錯(cuò)誤的方法做了一件錯(cuò)誤的事情。具體地講，就是說傳統(tǒng)的，經(jīng)典的漸開線齒形滾刀只適合用來加工齒數(shù)z＞17的齒輪而不適宜用來加工z＜17的齒輪，否則就要犯所謂“根切”的錯(cuò)誤。加工齒數(shù)z＜17的齒輪應(yīng)用本發(fā)明所示的滾刀齒形就不會(huì)發(fā)生所謂的“根切”現(xiàn)象。
4.


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
1.圖1中(1)是經(jīng)典的，傳統(tǒng)的，目前國內(nèi)外公認(rèn)和普遍采用的漸開線滾刀齒形。
圖1中(2)是根據(jù)法國鐘表齒形標(biāo)準(zhǔn)05-67的規(guī)定正變位系數(shù)x0＝0.532的“正變位”齒輪齒形。(Z＝8 M＝0.1)這種正變位齒輪在精密儀表(如手表)中的應(yīng)用效果并不好。
2.圖2中(1)是目前國內(nèi)外普遍采用的修正擺線滾刀齒形。齒形曲線為A-B-C。這種滾刀齒形在A-B與B-C之間有劇烈的彎曲，當(dāng)齒輪模數(shù)較小時(shí)，刀具制造非常困難。一些表廠都是向瑞士購買，價(jià)格不菲。
圖2中(2)是根據(jù)法國鐘表齒形標(biāo)準(zhǔn)05-25(F3/3)設(shè)計(jì)的增速傳動(dòng)之被動(dòng)齒軸齒形(修正擺線)。這種齒形由于當(dāng)齒輪齒數(shù)Z＝6--8時(shí)都沒有“根切”現(xiàn)象，所以在精密儀表(如手表)中應(yīng)用較為普遍。
3.圖3中(1)是本發(fā)明的滾刀齒形。該齒形由根部直線部分A-B和腰部曲線部分B-C組成。它有一個(gè)顯著的技術(shù)特征是隨著齒論齒數(shù)的增加，直線A-B逐漸變長，而腰部的曲線則逐步變短。當(dāng)齒輪齒數(shù)等于或大于17時(shí)，則滾刀的形狀就變成了目前國內(nèi)外一致公認(rèn)和熟知的那種形狀了。另外該齒形沒有“修正擺線”滾刀那種劇烈的彎曲，所以滾刀制造較易。按目前國內(nèi)的技術(shù)水平，制造模數(shù)M＝0.05mm的硬質(zhì)合金滾刀都不是什么難事。
這種齒形被戲稱為“黃氏齒形“，這是因?yàn)樗怯牲S世發(fā)工程師發(fā)明的。由于該齒形根部是漸開線，而腰部則具有與“修正擺線齒形”的向心直線共軛的曲線之特征，所以容易被人誤會(huì)說成是黃工搞出來的一個(gè)雜交品種。本人認(rèn)為漸開線齒形只存在于齒輪外圓和基圓之間，基圓以下用向心直線處理是一種很慣常的做法。到目前為止，我們還看不出有比用向心。直線來處理基圓以下這個(gè)位置更好的方法了。而最為重要的是本人的研究結(jié)果以及實(shí)踐結(jié)果都表明，雖然漸開線和擺線它們的生成原理并不一樣，但它們卻可以很好地在一起嚙合。也就是說，漸開線齒形和修正擺線齒形可以混合使用。也正是因?yàn)橛辛诉@一點(diǎn)，才為我們成功解決漸開線齒形“根切“這一世界性難題提供了契機(jī)。
圖3中(2)是本發(fā)明的滾刀加工出來的齒形。這種齒形的技術(shù)特征是a-b是一段位于齒輪外圓和齒輪基圓之間的漸開線齒廓；b-c是一段向心的直線；c-d是槽底圓弧。這種齒形與“修正擺線齒形”十分相似。它的傳動(dòng)性能比圖1中(2)所示的那種“正變位”齒形好很多。而與“修正擺線齒形”接近，甚至還要好。因?yàn)闈u開線傳動(dòng)的平穩(wěn)性優(yōu)于“修正擺線齒形”。
圖3之(2)中RE......代表齒輪的外圓半徑。
RF......代表齒輪的分度圓半徑。
RB......代表齒輪的基圓半徑。
RI......代表齒輪的根圓半徑。
圖3之(3)中m......代表齒輪的模數(shù)。
4.圖5和圖4是齒輪齒數(shù)z＝4--17的齒輪齒形和滾刀齒形。從圖中我們可以看出滾刀根部直線部分A-B隨著齒輪齒數(shù)Z的增加而變長的趨勢；當(dāng)齒輪的齒數(shù)等于或大于17時(shí)，滾刀齒形的形狀就變得與目前國內(nèi)外一致公認(rèn)和熟知的那種形狀了。
5.圖6是按照法國鐘表齒形標(biāo)準(zhǔn)05-25(F3/3)設(shè)計(jì)的增速傳動(dòng)之被動(dòng)齒軸(擺線嚙合)齒形。圖中R38.6是齒輪外圓半徑放大100x后的數(shù)值。
圖中R30是齒輪節(jié)圓半徑放大100x后的數(shù)值。
圖中R29.893是齒輪中心圓半徑放大100x后的數(shù)值。
圖中R12.8是齒輪根圓半徑放大100x后的數(shù)值。
圖中10.6008是齒輪最大齒厚放大100x后的數(shù)值。
6.圖7是按照本人的發(fā)明設(shè)計(jì)的齒形。
圖中A0------代表壓力角X0------代表變位系數(shù)。本例中是負(fù)變位。數(shù)值為-0.15。
C0------代表頂隙系數(shù)。
SF------代表齒輪分度圓齒厚系數(shù)。
圖6和圖7放在一起比較，我們就會(huì)發(fā)現(xiàn)，兩種齒形生成機(jī)制不盡相同，標(biāo)準(zhǔn)也不相同，但放大100倍后卻如此的近似。這也就為我們提供了為什么漸開線齒形和修正擺線齒形可以混合使用的某些旁證。
5.具體實(shí)施方式
如圖3所示在繪圖機(jī)上繪出漸開線齒輪的齒形放大圖。模數(shù)小的齒輪，一般都要放大到100倍左右。然后在專用軟件的支持下分別求出齒輪腰部徑向直線b-c的共軛齒廓B-C；(一般都是用圓弧替代。)和齒輪齒頂部分漸開線a-b的共軛齒廓A-B(即滾刀根部的直線部分)即可。對于從事齒輪齒形設(shè)計(jì)和滾刀齒形設(shè)計(jì)的工程技術(shù)人員來說，這都是一些輕而易舉的事情。
權(quán)利要求
1.一種可以解決Z＜17的漸開線齒輪“根切”問題的滾刀齒形是由其根部的一段直線A-B(它與齒輪齒頂?shù)臐u開線齒廓a-b相共軛)和其腰部的一段曲線B-C(它與齒輪腰部的徑向直線b-c相共軛)組成，其特征是在齒輪齒數(shù)Z為4至16的范圍時(shí)，本發(fā)明的滾刀齒形根部的直線部分A-B隨著齒輪齒數(shù)Z的增加而變長，腰部的曲線部分B-C則隨著齒輪齒數(shù)Z的增加而變短；當(dāng)齒輪齒數(shù)Z等于17或大于17時(shí)，本發(fā)明的滾刀齒形的腰部曲線部分B-C完全消失，只剩下直線部分A-B，這種單純直線型的滾刀齒形就與目前國內(nèi)外公認(rèn)和普遍采用的那種經(jīng)典的，傳統(tǒng)的漸開線滾刀齒形一樣了。
全文摘要
本發(fā)明是一種可以解決漸開線齒輪“根切”問題的滾刀齒形。它是屬于精密儀器中小模數(shù)漸開線圓柱齒輪加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明之滾刀齒形主要技術(shù)特征是由根部直線部分A－B和腰部曲線部分B－C(一般都是用圓弧替代)組成。要解決的技術(shù)問題主要是齒輪齒數(shù)z＜17的漸開線齒輪的“根切”問題。
文檔編號(hào)B23F21/16GK101015872SQ20061005463
公開日2007年8月15日 申請日期2006年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2006年2月8日
發(fā)明者黃世發(fā) 申請人:黃世發(fā)