一種基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法，車齒加工機(jī)床調(diào)整參數(shù)包括刀偏d、刀傾角τ、中心距a及軸交角∑。采用齒輪形車齒刀，以獲得合理的工作后角為目標(biāo)確定四個(gè)機(jī)床調(diào)整參數(shù)，依據(jù)車齒刀與工件的相對(duì)位置與運(yùn)動(dòng)關(guān)系，按照曲線與曲面雙自由度共軛理論計(jì)算與工件齒面共軛的車齒刀刀刃曲線。按上述方法設(shè)計(jì)的車齒刀在磨刀前后都無理論加工誤差。采用不同的機(jī)床調(diào)整，分別加工工件齒槽的兩側(cè)齒面，在保證齒面的加工質(zhì)量的同時(shí)又提高了刀具使用壽命。
【專利說明】一種基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于圓柱齒輪加工及刀具設(shè)計(jì)領(lǐng)域，涉及一種基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車 齒加工方法。

【背景技術(shù)】
[0002] 早在1912年，德國人WilhelmvonPittler就針對(duì)內(nèi)齒輪加工申請(qǐng)了世界上最早 的車齒專利，但直到上世紀(jì)末，車齒并沒有得到廣泛的應(yīng)用，主要原因是當(dāng)時(shí)的機(jī)床不能實(shí) 現(xiàn)工件軸和刀具軸之間的高速聯(lián)動(dòng)，刀具材料也不能承受高速切削。近十來年，機(jī)床數(shù)控技 術(shù)和高性能刀具材料取得了長(zhǎng)足的發(fā)展，為車齒發(fā)揮潛在優(yōu)勢(shì)、替代插齒和拉齒加工內(nèi)齒 輪提供了技術(shù)保證。但是由于目前對(duì)車齒理論的研宄與創(chuàng)新不充足，車齒刀具設(shè)計(jì)、工藝參 數(shù)選擇還存在局限性，車齒刀仍是依據(jù)插齒刀或修形插齒刀設(shè)計(jì)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)的，這樣的 車齒刀存在理論加工誤差，刀具的修形也無系統(tǒng)可靠的理論依據(jù)，而且刀具的安裝調(diào)整方 法比較固定，不支持工藝參數(shù)的優(yōu)化，刀刃工作后角完全依靠刀具結(jié)構(gòu)后角獲得，所以車齒 刀需要做成插齒刀形刀具，用這樣的車齒刀加工齒輪時(shí)，刀齒磨損不均與，加工出的齒輪兩 側(cè)齒面表面質(zhì)量也不同，車齒刀在磨刀后加工誤差變大，可磨刀的次數(shù)比較少，刀具使用壽 命較低。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供了一種基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整 的車齒加工方法，該加工方法通過基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整得到高精度的齒輪，同時(shí)刀具的 使用壽命長(zhǎng)。
[0004] 為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所述的基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法包括刀具 的設(shè)計(jì)及齒輪的加工：
[0005] 所述刀具的設(shè)計(jì)包括以下步驟：
[0006] 1)在計(jì)算機(jī)上，模擬調(diào)整車齒加工機(jī)床的刀偏d、刀傾角τ、中心距a及軸交角Σ， 得當(dāng)前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線，根據(jù)當(dāng)前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線得到當(dāng) 前刀刃后刀面，再根據(jù)當(dāng)前刀刃后刀面得到當(dāng)前刀齒各刀刃的工作后角；
[0007] 2)判斷步驟1)得到的當(dāng)前刀齒各刀刃的工作后角是否在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，當(dāng)步驟 1)得到的當(dāng)前刀齒各刀刃的工作后角不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，則重復(fù)步驟1);當(dāng)步驟1)得到的 當(dāng)前刀齒各刀刃的工作后角在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則將當(dāng)前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線記作 最優(yōu)的與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線，將當(dāng)前車齒加工機(jī)床的刀偏d、刀傾角τ及軸交 角Σ分為記作車齒加工機(jī)床的最優(yōu)刀偏d、最優(yōu)刀傾角τ、最優(yōu)中心距a及最優(yōu)軸交角Σ;
[0008] 所述齒輪的加工包括以下步驟：
[0009] 將車齒加工機(jī)床刀偏d、刀傾角τ、中心距a及軸交角Σ分別調(diào)整為車齒加工機(jī)床 的最優(yōu)刀偏d、最優(yōu)刀傾角τ、最優(yōu)中心距a及最優(yōu)軸交角Σ，然后使車齒加工機(jī)床根據(jù)最 優(yōu)的與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線進(jìn)行齒輪的加工。
[0010] 步驟1)中得當(dāng)前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線的具體步驟為：先獲取工件齒 面嚙合線在工件坐標(biāo)系的表達(dá)式，然后根據(jù)工件齒面嚙合線在工件坐標(biāo)系的表達(dá)式得到當(dāng) 前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線。
[0011] 所述工件齒面嚙合線在工件坐標(biāo)系的表達(dá)式為：
[0012]

【權(quán)利要求】
1. 一種基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法，其特征在于，包括刀具的設(shè)計(jì)及齒輪 的加工： 所述刀具的設(shè)計(jì)包括以下步驟： 1) 在計(jì)算機(jī)上，模擬調(diào)整車齒加工機(jī)床的刀偏d、刀傾角T、中心距a及軸交角E，得當(dāng) 前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線（2)，根據(jù)當(dāng)前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線（2)得 到當(dāng)前刀刃后刀面，再根據(jù)當(dāng)前刀刃后刀面得到當(dāng)前刀齒各刀刃的工作后角； 2) 判斷步驟1)得到的當(dāng)前刀齒各刀刃的工作后角是否在預(yù)設(shè)的范圍內(nèi)，當(dāng)步驟1)得 到的當(dāng)前刀齒各刀刃的工作后角不在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)時(shí)，則重復(fù)步驟1);當(dāng)步驟1)得到的當(dāng)前 刀齒各刀刃的工作后角在預(yù)設(shè)范圍內(nèi)，則將當(dāng)前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線（2)記作 最優(yōu)的與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線，將當(dāng)前車齒加工機(jī)床的刀偏d、刀傾角T、中心距 a及軸交角E分為記作車齒加工機(jī)床的最優(yōu)刀偏d、最優(yōu)刀傾角T、最優(yōu)中心距a及最優(yōu)軸 交角E ; 所述齒輪的加工包括以下步驟： 將車齒加工機(jī)床的刀偏d、刀傾角T、中心距a及軸交角E分別調(diào)整為車齒加工機(jī)床的 最優(yōu)刀偏d、最優(yōu)刀傾角T、最優(yōu)中心距a及最優(yōu)軸交角E，然后使車齒加工機(jī)床根據(jù)最優(yōu) 的與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線進(jìn)行齒輪的加工。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法，其特征在于，步驟 1)中得當(dāng)前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線（2)的具體步驟為：先獲取工件齒面嚙合線 (1)在工件坐標(biāo)系的表達(dá)式，然后根據(jù)工件齒面嚙合線（1)在工件坐標(biāo)系的表達(dá)式得到當(dāng) 前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線（2)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法，其特征在于，所述 工件齒面嚙合線（1)在工件坐標(biāo)系的表達(dá)式為：
其中，i、j及k分別為工件坐標(biāo)系中的單位向量、y 4由的單位向量及z 4由的單位 向量，X' p y' 1及z' 1為工件在不同轉(zhuǎn)角位置時(shí)齒面的坐標(biāo)點(diǎn)在工件坐標(biāo)系中的坐標(biāo)， n為工件齒面法向量，V12為工件上的點(diǎn)相對(duì)刀具的運(yùn)動(dòng)速度，F(xiàn) 前刀面方程。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法，其特征在于，所述 當(dāng)前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線（2)的表達(dá)式為：
其中，M為從工件坐標(biāo)系到刀具固聯(lián)坐標(biāo)系的坐標(biāo)變換矩陣，X' 2、y' 2及z' 2為當(dāng) 前與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線（2)在刀具坐標(biāo)系下的坐標(biāo)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法，其特征在于，所述 當(dāng)前刀齒各刀刃的工作后角為： cos a = nr ? nT 其中，為刀刃上參與切削的部分上任意一點(diǎn)沿刀刃后刀面法線方向的單位向量，n T 為刀刃上參與切削的部分上任意一點(diǎn)沿切削平面法線方向的單位向量。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法，其特征在于，調(diào)整 車齒刀的刀傾角T后，軸交角E不等于工件螺旋角P 1與刀具螺旋角0 2之和或之差；中心 距a不等于工件分度圓半徑ri與刀具分度圓半徑r 2之和或之差。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法，其特征在于，所述 車齒加工機(jī)床中的車齒刀刀坯為圓柱體刀坯； 加工時(shí)，直齒車齒刀的前刀面為與刀具端面平行的平面、軸線與刀軸重合的錐面或球 心位于車齒刀軸線上的球面中的一個(gè)；斜齒車齒刀的前刀面為刀齒的法截面或與刀齒法截 面的夾角為刀具前角的平面；直齒車齒刀的后刀面為與工件齒面共軛的車齒刀刃曲線（2) 沿著刀具軸線移動(dòng)形成的直紋曲面；斜齒車齒刀的后刀面為與工件齒面共軛的車齒刀刃曲 線（2)沿著刀具軸線等速移動(dòng)、且繞刀軸等速轉(zhuǎn)動(dòng)形成的螺旋面。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于齒輪加工機(jī)床調(diào)整的車齒加工方法，其特征在于，車齒 加工機(jī)床采用齒槽兩側(cè)齒面分別進(jìn)行加工的切削方法，根據(jù)最優(yōu)的與工件齒面共軛的車齒 刀刃曲線進(jìn)行齒輪的加工。
【文檔編號(hào)】B23F21/00GK104493305SQ201410842928
【公開日】2015年4月8日 申請(qǐng)日期:2014年12月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月30日
【發(fā)明者】毛世民, 郭正 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)