一种异形圆弧齿形的滚刀设计方法技术

技术编号:7829490 阅读:272 留言:0更新日期:2012-10-11 04:20
一种异形圆弧齿形的滚刀设计方法,先将异形圆弧齿轮的齿形分成N段圆弧,接着确定滚刀的滚动圆半径R,然后引进三个坐标系,求得异形圆弧齿轮齿廓上的任意一点m成为啮合接触点M时相对于坐标能性系x2o2y2的坐标值(x2,y2);接着作图求得异形圆弧齿轮的齿廓上任意一点m成为啮合接触点时所需转过的角度和任意一点m处的切线与x1轴的夹角为μ;联立异形圆弧齿轮的每段齿形圆弧对应的曲线方程、上述任意一点m成为啮合接触点时的坐标值(x2,y2)和角度以及夹角为μ,即可得到滚刀的齿形曲线方程。采用本发明专利技术的设计方法所制造的滚刀刀具加工异形圆弧齿轮不仅生产效率和加工精度高,而且在加工过程中机床调整更加方便,能有效地延长刀具的使用寿命。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种滚刀的设计方法,特别是。
技术介绍
在机械传动机构中,齿轮的形状、精度、角节距等方面是影响产品传动性能的重要参数,也是直接关系到产品质量的重要技术指标。齿轮可按齿形、齿轮外形、齿线形状、轮齿所在的表面和制造方法等分类,现代使用的齿轮中,渐开线齿轮因为比较容易制造,在齿轮传动中占绝对多数,而异形圆弧齿形齿轮是一种非标准的异形齿轮,这类齿轮传动在国防、医疗器械、精密仪器(如钟表)等方面有着广泛的应用。现有技术中,异形圆弧齿形齿轮的成型通常采用铣削原理(铣齿法)的加工方法实现,即在机床上装有一个自动分度系统,加工时,机床开始运转,铣刀自身绕轴线转动并下降(吃刀);当铣刀下降停止时,就沿工件轴线平行移动走刀(进给),将轮坯齿间的金 属铣去成形,这样就铣出一个齿间;当铣好一个齿间后,铣刀抬起(退刀),并返回原起始点(回程),工件分度360/Z (Z为齿数)后,再进行下一个齿间的铣削,如此重复,完成异形圆弧齿形齿轮的加工。但是,采用上述铣齿法原理直接加工异形圆弧齿形齿轮存在一定的缺陷,由于铣刀每次只能加工一个齿形,加工完一个齿形后,必须将工件转动一个分度后才能继续加工下一个齿,在铣削加工过程中,会因为分度不均匀而引起齿形有大小,从而造成齿形之间的精度差,还容易造成铣刀寿命短、齿面质量粗糙和加工效率低等其他问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术现状而提供,由该滚刀设计方法加工获得的刀具可利用范成法(展成法)原理实现对异形圆弧齿轮的加工,并提高异形圆弧齿轮的生产效率和加工精度。本专利技术解决上述技术问题所采用的技术方案为,其特征在于,该滚刀设计方法包括有如下步骤(I)、根据异形圆弧齿轮的齿形参数,将异形圆弧齿轮的齿形分成N段圆弧;(2)、根据范成法加工齿轮的原理,确定滚动圆半径R,并且选取该滚动圆半径大于等于所述异形圆弧齿轮的N段圆弧所分别对应的圆弧中心圆半径中的最大值;(3)、根据齿廓啮合的基本定律,引进三个坐标系静止的参考坐标系XOy、与异形圆弧齿轮固联并随其一起转动的齿轮坐标系X1Oiyi以及与滚刀固联并随其一起平移的滚刀坐标系x2o2y2 ;在所述异形圆弧齿轮与滚刀做展成运动过程中,取滚刀的滚动圆上和异形圆弧齿轮齿廓上的其中一个啮合接触点M的法线相交的啮合节点P,并设异形圆弧齿轮的齿廓上任意一点m成为啮合接触点时,相对于参考坐标系xoy按逆时针或顺时针方向所需转过的角度为P ;其中,I轴与O1P方向一致;取Y1轴通过所述异形圆弧齿轮的齿根圆弧中心,在起始位置Y1轴与I轴方向一致,X1轴与X轴平行且相距R ;x2轴与X方向一致,在起始位置X2O2Y2 与 xoy 重合;(4)、已知异形圆弧齿轮的齿形参数,获得异形圆弧齿轮齿廓上的任意一点m成为啮合接触点M时相对于齿轮坐标系X1Ol7l的坐标值(Xl,yi),根据三个坐标系在展成运动过程中的相互位置关系,求得所述异形圆弧齿轮齿廓上的任意一点m成为啮合接触点M时相对于参考坐标系xoy的坐标值(x,y)和相对于坐标系x2o2y2的坐标值(x2,y2);由异形圆弧齿轮和滚刀的啮合共轭关系,滚刀齿廓上与啮合接触点M共轭的对应啮合接触点G相对于坐标系x2o2y2的坐标值(x2, y2)即为异形圆弧齿轮齿廓上的任意一点m成为啮合接触点M时相对于坐标系x2o2y2的坐标值(x2,I2);(5)、设异形圆弧齿轮的齿廓上任意一点m处的切线与X1轴的夹角为U,当该任意一点m作为啮合接触点时,m点的法线与滚刀的滚动圆相交得到另一啮合节点P’,由O1作mP'的垂直线O1Q,即m点切线的平行线,并设O1Q与O1P'的夹角为a y,根据几何关系,由齿轮坐标系X1Oiyi的坐标值(Xl,yi)分别求得异形圆弧齿轮的齿廓上任意一点m成为啮合接触点时所需转过的角度,以及异形圆弧齿轮的齿廓上任意一点m处的切线与X1轴的夹角为y ;出)、根据已知的异形圆弧齿轮的齿形参数,推导求得异形圆弧齿轮的每段齿形圆弧对应的曲线方程;(7)、联立异形圆弧齿轮的每段齿形圆弧对应的曲线方程、异形圆弧齿轮齿廓上任意一点m成为啮合接触点时相对于坐标系x2o2y2的坐标值(x2,y2)、异形圆弧齿轮齿廓上任意一点m成为啮合接触点时所需转过的角度以及异形圆弧齿轮的齿廓上任意一点m处的切线与X1轴的夹角为U,即得到滚刀的齿形曲线方程。由于异形圆弧齿轮的齿形特殊性,其齿面圆弧中心圆已经较接近于齿顶圆,为了避免因滚动圆半径过大而导致齿轮加工困难,滚动圆半径R只能略大于异形圆弧齿轮的最大圆弧中心圆半径,作为优选,所述步骤(2)中滚动圆半径与异形圆弧齿轮的各段圆弧的圆弧中心圆半径中的最大值之间的误差为AR,并且,该误差的范围为0 < AR〈0.02mm。作为优选,所述的异形圆弧齿轮齿形的N段圆弧可以分成三段,分别包括有齿面圆弧、齿背圆弧和齿根圆弧。作为进一步优选,具体地,选取所述齿面圆弧的中心圆半径为1^,所述齿背圆弧的中心圆半径为re2,所述齿根圆弧的齿根圆半径为rg,所述滚动圆半径R满足以下条件R 彡;rcl, R 彡 rC2 和 R 彡 rCg,并且,rcl ( R<rcl+0. 02。作为优选,所述异形圆弧齿轮的齿形参数包括有基本齿形参数和其他齿形参数,其中,所述的基本齿形参数为齿数z ;齿面圆弧半径P1,中心圆半径ra ;齿根圆弧半径P g,齿根圆半径rg ;齿背圆弧半径P 2,中心圆半径;齿顶圆半径ra ;其他齿形参数为 T =2 JI /z「 n n(rg + P g)~ + rci — (Pi — Pg TS1 = arccos- 2(fg + pg)rcl本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形圆弧齿形的滚刀设计方法,其特征在于,该滚刀设计方法包括有如下步骤 (1)、根据异形圆弧齿轮的齿形参数,将异形圆弧齿轮的齿形分成N段圆弧; (2)、根据范成法加工齿轮的原理,确定滚动圆半径R,并且选取该滚动圆半径R大于等于所述异形圆弧齿轮的N段圆弧所分别对应的圆弧中心圆半径中的最大值; (3)、根据齿廓啮合的基本定律,引进三个坐标系静止的参考坐标系xoy、与异形圆弧齿轮固联并随其一起转动的齿轮坐标系X1Oiyi以及与滚刀固联并随其一起平移的滚刀坐标系 X2°2y2 ; 在所述异形圆弧齿轮与滚刀做展成运动过程中,取滚刀的滚动圆上和异形圆弧齿轮齿廓上的其中一个啮合接触点M的法线相交的啮合节点P,并设异形圆弧齿轮的齿廓上任意一点m成为啮合接触点时,相对于参考坐标系xoy按逆时针或顺时针方向所需转过的角度为Ψ ;其中,I轴与O1P方向一致;取Y1轴通过所述异形圆弧齿轮的齿根圆弧中心,在起始位置轴与I轴方向一致,X1轴与X轴平行且相距R ;Χ2轴与X方向一致,在起始位置x202y2与xoy重合; (4)、已知异形圆弧齿轮的齿形参数,获得异形圆弧齿轮齿廓上的任意一点m成为啮合接触点M时相对于齿轮坐标系X1Ol7l的坐标值(Xl,yi),根据三个坐标系在展成运动过程中的相互位置关系,求得所述异形圆弧齿轮齿廓上的任意一点m成为啮合接触点M时相对于参考坐标系xoy的坐标值U,y)和相对于坐标系x2o2y2的坐标值(x2,y2);由异形圆弧齿轮和滚刀的啮合共轭关系,滚刀齿廓上与啮合接触点M共轭的对应啮合接触点G相对于坐标系x2o2y2的坐标值(x2,y2)即为异形圆弧齿轮齿廓上的任意一点m成为啮合接触点M时相对于坐标系x2o2y2的坐标值(x2, y2); (5)、设异形圆弧齿轮的齿廓上任意一点m处的切线与X1轴的夹角为μ,当该任意一点m作为啮合接触点时,m点的法线与滚刀的滚动圆相交得...

【专利技术属性】
技术研发人员:张翔
申请(专利权)人:浙江工商职业技术学院
类型:发明
国别省市:

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