环面蜗轮滚刀的侧后角面的设计方法技术

本发明专利技术公开了一种环面蜗轮滚刀的侧后角面的设计方法，属于机械传动领域。所述设计方法包括：构建环面蜗轮滚刀的至少一个刀齿的左侧后角面，并包括：使得所述至少一个刀齿的前刀面旋转第一角度θ1获得映射前刀面；使得基本环面蜗杆的左侧螺旋面旋转第二角度θ2获得左侧映射螺旋面；确定所述映射前刀面和所述左侧映射螺旋面相交构成的第一交线；通过改变第一角度θ1和第二角度θ2获得多条第一交线；基于多条第一交线获得所述左侧后角面。本发明专利技术的设计方法实现了一种无刃带可重磨环面蜗轮滚刀的侧后角面设计方法，保证重磨环面蜗轮滚刀前刀面后，获得的刀齿新刃口线滚切出的蜗轮齿面理论啮合区保持不变，故实现了环面蜗轮滚刀的可重磨性。的可重磨性。的可重磨性。

【技术实现步骤摘要】
环面蜗轮滚刀的侧后角面的设计方法


[0001]本专利技术涉及机械传动领域，特别涉及一种环面蜗轮滚刀的侧后角面的设计方法。

技术介绍

[0002]二次包络环面蜗杆副中的蜗轮采用环面蜗轮滚刀滚切而成，滚刀的结构影响其切削性能、使用寿命、蜗轮精度和蜗杆副的传动性能。因此，环面蜗轮滚刀的合理设计和精密制造是获得高性能环面蜗杆副的关键。环面蜗轮滚刀具有变齿厚、变齿形和变螺旋角的特征。而且，刀刃所在的基本环面蜗杆螺旋面一般为包络曲面，使得该类滚刀的设计和制造尤为复杂。

技术实现思路

[0003]采用设计出刃带的方式是一种设计环面蜗轮滚刀的方式。这种方式保证刃口线形状的正确性，并增强刀刃强度以提高滚刀的单次使用寿命。
[0004]因此，含刃带的环面蜗轮滚刀的结构形式一定程度上解决了环面蜗轮滚刀刃形的正确性、侧后角面难以加工以及使用寿命等问题。但是，这种方式仍存在亟需解决的不足之处。例如，刃带的存在影响了环面蜗轮滚刀的切削性能。刃带是基本环面蜗杆螺旋面的一部分，滚切蜗轮的过程实质为不连续刃带的包络过程，严格意义上是一种局部无后角的干涉加工，这不利于蜗轮齿面的滚切成形。再者，含刃带的环面蜗轮滚刀不具有重磨性，影响了其整体使用寿命和经济性。刃带只提高了滚刀的单次使用寿命。具体来说，当滚刀刃带破损以后，无法仅通过重磨前刀面获得精确的刃形，还需重新包络出基本环面蜗杆螺旋面，并重新加工前刀面和侧后角面等。然而，重制工艺复杂，这会造成环面蜗轮滚刀的整体使用效率较低，并增加了生产成本。因此，探讨仅通过重磨前刀面即可获得无理论刃形误差的可重磨环面蜗轮滚刀，实现环面蜗轮滚刀的快速重制是目前亟需解决的关键技术问题。
[0005]为了解决现有技术中存在的上述问题和缺陷的至少一个方面，本专利技术的实施例提供了一种环面蜗轮滚刀的侧后角面的设计方法。本专利技术的实施例的设计方法提供了无刃带的环面蜗轮滚刀的侧后角面的设计方法。而且，本专利技术的设计方法能够保证重磨环面蜗轮滚刀前刀面后，获得的刀齿新刃口线滚切出的蜗轮齿面理论啮合区保持不变，故实现了环面蜗轮滚刀的可重磨性。
[0006]根据本公开的一个方面，提供了一种环面蜗轮滚刀的侧后角面的设计方法，所述设计方法包括：构建环面蜗轮滚刀的至少一个刀齿的左侧后角面，并包括：使得所述至少一个刀齿的前刀面旋转第一角度θ1获得映射前刀面；使得基本环面蜗杆的左侧螺旋面旋转第二角度θ2获得左侧映射螺旋面；确定所述映射前刀面和所述左侧映射螺旋面相交构成的第一交线；通过改变第一角度θ1和第二角度θ2获得多条第一交线；基于多条第一交线获得所述左侧后角面。
[0007]在一些实施例中，使得所述至少一个刀齿的前刀面旋转所述第一角度θ1是绕基本环面蜗杆的Z轴顺时针方向旋转；使得所述左侧螺旋面旋转所述第二角度θ2是绕所述Z轴顺
时针方向旋转。
[0008]在一些实施例中，构建环面蜗轮滚刀的至少一个刀齿的左侧后角面还包括：确定所述前刀面和所述左侧螺旋面相交构成的第二交线，同时基于多条第一交线和所述第二交线获得所述左侧后角面。
[0009]在一些实施例中，所述第一角度θ1和第二角度θ2满足关系：θ2＝k1θ1，其中k1为大于0的常数。
[0010]在一些实施例中，k1的范围为0<k1<0.5，第一角度θ1在0
°
～30
°
的范围内，并且第一角度θ1在选取多个值时的步长在0.1
°
～2
°
范围内。
[0011]在一些实施例中，所述设计方法还包括：构建环面蜗轮滚刀的至少一个刀齿的右侧后角面，并包括：使得所述基本环面蜗杆的右侧螺旋面旋转第三角度θ3获得右侧映射螺旋面；确定所述映射前刀面和所述右侧映射螺旋面相交构成的第三交线；通过改变第一角度θ1和第三角度θ3获得多条第三交线；基于多条第三交线获得所述右侧后角面。
[0012]在一些实施例中，使得所述右侧螺旋面旋转所述第三角度θ3是绕所述Z轴逆时针方向旋转。
[0013]在一些实施例中，构建环面蜗轮滚刀的至少一个刀齿的右侧后角面还包括：确定所述前刀面和所述右侧螺旋面相交构成的第四交线，同时基于多条第三交线和所述第四交线获得所述右侧后角面。
[0014]在一些实施例中，所述第一角度θ1和第三角度θ3满足关系：θ3＝k2θ1，其中k2为小于0的常数。
[0015]在一些实施例中，k2的范围为
‑
0.5<k2<0，第一角度θ1在0
°
～30
°
的范围内，并且第一角度θ1在选取多个值时的步长在0.1
°
～2
°
范围内。
附图说明
[0016]本专利技术的这些和/或其他方面和优点从下面结合附图对优选实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
[0017]图1为根据本专利技术的实施例获得的环面蜗轮滚刀；
[0018]图2为本专利技术的实施例的基本环面蜗杆螺旋面与前刀面的位置示意图；
[0019]图3为根据本专利技术的实施例的左侧后角面的构建示意图；
[0020]图4A为根据本专利技术的实施例的右侧后角面的构建示意图；
[0021]图4B为图4A中的部分A的放大图。
具体实施方式
[0022]下面通过实施例，并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步具体的说明。在说明书中，相同或相似的附图标号指示相同或相似的部件。下述参照附图对本专利技术实施方式的说明旨在对本专利技术的总体专利技术构思进行解释，而不应当理解为对本专利技术的一种限制。
[0023]根据本专利技术的总体构思，提供了一种环面蜗轮滚刀的侧后角面的设计方法，所述设计方法包括：构建环面蜗轮滚刀的至少一个刀齿的左侧后角面，并包括：使得所述至少一个刀齿的前刀面旋转第一角度θ1获得映射前刀面；使得基本环面蜗杆的左侧螺旋面旋转第二角度θ2获得左侧映射螺旋面；确定所述映射前刀面和所述左侧映射螺旋面相交构成的第
一交线；通过改变第一角度θ1和第二角度θ2获得多条第一交线；基于多条第一交线获得所述左侧后角面。
[0024]本专利技术的设计方法能够获得无刃带的环面蜗轮滚刀，如图1所示。该环面蜗轮滚刀100包括根据本专利技术的设计方法获得的至少一个刀齿110。如图1所示，刀齿110不包括刃带，本专利技术的实施例将传统由具有一定宽度的刃带展成蜗轮齿面改变为线性刀刃滚切蜗轮齿面，这可以提高环面蜗轮滚刀的滚切性能，而且消除了刃带的存在带来的不良影响。
[0025]在实施例中，在根据本专利技术的设计方法获得的环面蜗轮滚刀的刃口线(例如，左侧后角面上的刃口线)磨损时，可以根据磨损的情况重磨出映射前刀面，进而获得新的第一交线(即，新刃口线)，获得的新刃口线均位于该侧的映射螺旋面内，并且新刃口线所在的基本环面蜗杆螺旋面沿滚刀轴向的位置恒定，从而保证滚切出的蜗轮齿面理论啮合区不变，故保持了滚刀重磨后刃口线精度的不变性。所以本专利技术的设计方法简化滚刀的重制工艺，并提高了滚刀本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环面蜗轮滚刀的侧后角面的设计方法，所述设计方法包括：构建环面蜗轮滚刀的至少一个刀齿的左侧后角面，并包括：使得所述至少一个刀齿的前刀面旋转第一角度θ1获得映射前刀面；使得基本环面蜗杆的左侧螺旋面旋转第二角度θ2获得左侧映射螺旋面；确定所述映射前刀面和所述左侧映射螺旋面相交构成的第一交线；通过改变第一角度θ1和第二角度θ2获得多条第一交线；基于多条第一交线获得所述左侧后角面。2.根据权利要求1所述的设计方法，其中，使得所述至少一个刀齿的前刀面旋转所述第一角度θ1是绕基本环面蜗杆的Z轴顺时针方向旋转；使得所述左侧螺旋面旋转所述第二角度θ2是绕所述Z轴顺时针方向旋转。3.根据权利要求2所述的设计方法，其中，构建环面蜗轮滚刀的至少一个刀齿的左侧后角面还包括：确定所述前刀面和所述左侧螺旋面相交构成的第二交线，同时基于多条第一交线和所述第二交线获得所述左侧后角面。4.根据权利要求2所述的设计方法，其中，所述第一角度θ1和第二角度θ2满足关系：θ2＝k1θ1，其中k1为大于0的常数。5.根据权利要求4所述的设计方法，其中，k1的范围为0<k1<0.5，第一角度θ1在0
°
～30
°
的范围内，并且第一角度θ1在选取多个值时的步长在0.1
°
～2...

【专利技术属性】
技术研发人员：芮成杰，张逸，唐钰森，徐进友，李霞，
申请(专利权)人：天津理工大学，
类型：发明
国别省市：