面齿轮刮齿加工方法技术

本发明专利技术涉及面齿轮刮齿加工方法，采用刀具切削工件的方法加工面齿轮，刀具和工件为空间交错轴面蜗杆传动，即刀具和工件形成空间圆柱面蜗杆副，实现面齿轮的刮齿加工。本发明专利技术加工方法继承了圆柱齿轮刮齿的技术优势，具有较高生产效率和加工精度；本发明专利技术方法运用空间面蜗杆传动原理实现齿面的包络，通过调整加工过程中刀具和工件的偏置实现材料去除。

【技术实现步骤摘要】
面齿轮刮齿加工方法
本专利技术涉及面齿轮的加工工艺，更具体地说，涉及一种面齿轮刮齿加工方法。
技术介绍
面齿轮用于传递相交和交错轴间的力和运动，广泛应用于汽车、工程机械以及航空航天装备中，具有承载能力强、对安装误差不敏感、接触区可调等优点。当前面齿轮的工艺主要集中在插齿、滚-磨(蜗杆刀具)、铣-磨(碟形刀具)：插齿是面齿轮最常用的加工方法，基于模拟大小齿轮的啮合实现切削，通过使插齿刀齿数比小轮多实现局部接触，能加工所有类型的面齿轮，工艺柔性好；蜗杆刀具滚-磨工艺基于面齿轮与假想齿条传动的原理，通过调整径向进给实现接触区的调整，具有极高的加工的效率，加工齿数和锥角较小的面齿轮会产生根切，且对机床和刀具的要求较高；碟形刀具铣-磨工艺基于面齿轮与单齿齿条啮合传动的原理，刀具几何简单，能通过多轴联动实现齿面修形。以上分析表明，目前面齿轮插齿工艺柔性最好，能制造内、外锥面齿轮，但效率低、无法实现齿面自由修形；蜗杆刀具滚-磨工艺效率高，但对机床和刀具的要求较高，且不能加工内锥面齿轮；碟形刀具铣-磨工艺能实现齿面修形，但加工效率较低。刮齿是一种针对圆柱齿轮和齿圈的高效、高精制造工艺，刮齿工艺只能应用于圆柱齿类零件(包括内、外齿轮、花键、联轴器等)，未见除此之外的加工理论和产品对象，一定程度上限制了该技术的推广。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题在于，提供一种面齿轮刮齿加工方法，具有较高生产效率和加工精度。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种面齿轮刮齿加工方法，其特征在于，采用刀具切削工件的方法加工面齿轮，刀具和工件为空间交错轴面蜗杆传动，即刀具和工件形成空间圆柱面蜗杆副，实现面齿轮的刮齿加工。上述方案中，面齿轮和刀具的参数满足如下关系：式中，Σ为加工的夹角，βg为齿轮的螺旋角，βc为刀具的螺旋角，rc为刀具的分度圆半径，rg为齿轮的分度圆半径，zg为齿轮齿数，zg为刀具齿数，mnc为刀具的法面模数，mng为齿轮法面模数。上述方案中，刀具进给沿着水平方向，进给速度为vf，进给距离设为sf；当加工的齿面为斜齿时，由于进给方向与齿面的螺旋线方向不一致，刀具必须要随着进给转动一个附加的角度；刀具处于起始位置时，刀具与齿轮的接触点为P1，刀具处于进给的终止位置时，刀具和齿轮的接触点为P2；从中可以分析出P1和P1之间相差位移为sa，满足如下关系：从而刀具的转角为：进一步得到附加转动速度为：ωc'＝vftanβc/rc最终刀具的转速为式中kf和icg分别定义为加工过程中的附加滚比和传动滚比；同时，刀具的转角为：实施本专利技术的面齿轮刮齿加工方法，具有以下有益效果：1、本专利技术加工方法继承了圆柱齿轮刮齿的技术优势，具有较高生产效率和加工精度；2、本专利技术方法运用空间面蜗杆传动原理实现齿面的包络，通过调整加工过程中刀具和工件的偏置实现材料去除；3、本专利技术加工方法采用的加工刀具是通用的刮齿刀具或插齿刀具，无需特别定制；4、本专利技术加工机床可为通用的弧齿锥齿轮面滚齿机床；工装夹具的设计和面滚切螺旋锥齿轮一致，无需特别定制。附图说明下面将结合附图及实施例对本专利技术作进一步说明，附图中：图1为本专利技术采用的面蜗杆传动原理示意图；图2为本专利技术的刮齿加工基本原理示意图；图3为本专利技术所采用的进给方式示意图。具体实施方式为了对本专利技术的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本专利技术的具体实施方式。本专利技术面齿轮刮齿加工方法的材料去除机理与圆柱齿轮刮齿工艺一致，均基于交错轴传动齿面的相对滑移，但是在加工原理上和圆柱齿轮刮齿不同有很大的不同。圆柱齿轮车削工艺是基于空间交错轴螺旋齿轮传动，即刀具和工件形成空间螺旋齿轮副。而本方法则是空间交错轴面蜗杆传动，即刀具和工件形成空间圆柱面蜗杆副，如图1所示，通过将小圆柱齿轮替换成切削刀具实现面齿轮的刮齿加工，基本原理如图2所示。由于圆柱齿轮和面齿轮作空间交错轴啮合，工件和刀具在接触点便会产生相对滑移，实现切削速度条件，满足材料去除的要求，相对运动速度的大小由面齿轮的外径以及工件和刀具的偏置距决定。为了能正确的进行面刮齿加工，面齿轮和刀具的参数必须满足如下关系：式中，Σ为加工的夹角，βg为齿轮的螺旋角，βc为刀具的螺旋角，rc为刀具的分度圆半径，rg为齿轮的分度圆半径，zg为齿轮齿数，zg为刀具齿数，mnc为刀具的法面模数，mng为齿轮法面模数。由于偏置后面齿轮的齿线不再沿着刀具的轴线方向，故需要附加进给运动以保证刮齿刀能完整的加工齿槽而不发生干涉，刀具附加运动原理如图3所示。由图中可知，刀具进给沿着水平方向，进给速度为vf，进给距离设为sf。当加工的齿面为斜齿时，由于进给方向与齿面的螺旋线方向不一致，刀具必须要随着进给转动一个附加的角度。图3(a)为刀具的起始位置，刀具与齿轮的接触点为P1，图3(b)为刀具进给的终止位置，此时刀具和齿轮的接触点为P2。从中可以分析出P1和P1之间相差位移为sa，满足如下关系从而刀具的转角为：进一步可得到附加转动速度为：ωc'＝vftanβc/rc最终刀具的转速为式中kf和icg分别定义为加工过程中的附加滚比和传动滚比。同时，刀具的转角为：上面结合附图对本专利技术的实施例进行了描述，但是本专利技术并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本专利技术的启示下，在不脱离本专利技术宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本专利技术的保护之内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种面齿轮刮齿加工方法，其特征在于，采用刀具切削工件的方法加工面齿轮，刀具和工件为空间交错轴面蜗杆传动，即刀具和工件形成空间圆柱面蜗杆副，实现面齿轮的刮齿加工。/n

【技术特征摘要】
1.一种面齿轮刮齿加工方法，其特征在于，采用刀具切削工件的方法加工面齿轮，刀具和工件为空间交错轴面蜗杆传动，即刀具和工件形成空间圆柱面蜗杆副，实现面齿轮的刮齿加工。


2.根据权利要求1所述的面齿轮刮齿加工方法，其特征在于，面齿轮和刀具的参数满足如下关系：



式中，Σ为加工的夹角，βg为齿轮的螺旋角，βc为刀具的螺旋角，rc为刀具的分度圆半径，rg为齿轮的分度圆半径，zg为齿轮齿数，zg为刀具齿数，mnc为刀具的法面模数，mng为齿轮法面模数。


3.根据权利要求1所述的面齿轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑方焱，韩星会，华林，
申请(专利权)人：武汉理工大学，
类型：发明
国别省市：湖北;42