全切削型斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮及设计方法技术

一种全切削型剃珩齿轮刀具及使用方法属于齿轮制造技术领域，具体涉及具有端剖面渐开线齿形刃的用于齿轮淬火前的软齿面精加工的全切削型齿轮状剃齿刀和用于齿轮淬火后的硬齿面精加工的全切削型齿轮状珩磨轮及其使用方法。本发明专利技术由斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮组成，其特征在于是一种每条刀刃全能从齿根逐渐到齿顶连续参与切削的，将斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮齿面上齿形曲线拟合成近似渐开线的端面曲线的全切削型剃珩齿轮刀具。本发明专利技术是通过能将与斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮的刀齿面接触线密切相关的刀齿端面投影曲线拟合成一条具有全切削功能的近似渐开线的端剖面齿形，且误差极小的专用的设计程序ＰＩＣＭ来实现的。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于齿轮制造
，具体涉及具有端剖面渐开线齿形刃的用于齿轮淬火前的软齿面精加工的全切削型齿轮状剃齿刀和用于齿轮淬火后的硬齿面精加工的全切削型齿轮状珩磨轮及其使用方法。
技术介绍
齿轮状剃齿刀自1932年由美国专利技术应用至今，它的特点是在“齿轮状高速钢剃齿刀”的齿面上沿齿高方向切有十余个宽约1mm、深约0.8mm的容屑槽，槽与渐开线螺旋齿面相交成端面渐开线齿形刃(如图1所示)。齿轮状超硬材料(如CBN)珩磨轮自20世纪70年代问世应用至今，见资料YAK621，923.5，621.833和JP63-221977-1988，US Pat，另外Thomas Bausch等人在《werkstatt und Betrieb》1986，NO.8发表的论文及《应用机械工学》1989.30(5)登载的论文中也有报导。它的特点是在齿轮状钢基体珩磨轮的齿面上涂镀有一定厚度的超硬材料，如CBN或金刚石(如图3所示)。这两种刀具的设计和工作原理都依从于空间交错轴螺旋齿轮的啮合原理。其特点是在齿轮加工过程中，只有刀齿面与轮齿面相啮合的接触线(又称啮合线、啮合点或接触点的轨迹)上，刀刃才有切削作用(见图1、图2)。由图2可知在标准剃齿刀单侧齿面上约有10条刀刃，但每个刀刃只有处于接触线上的一点参与切削加工，其余部分则不起作用，即每个刀刃最多仅有约不超过1mm的接触长度起切削作用，而且在整个往复进给切削过程中，每个刀刃仅此一个切削点在重复参与切削，因此，该处磨损较快，自然严重地影响刀具的耐用度。
技术实现思路
本专利技术一种，目的在于提供一种每条刀刃全能从齿根逐渐到齿顶连续参与切削，寿命至少提高10倍(模数越大，寿命越长)，而且能将斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮齿面上的端面齿形曲线拟合成近似渐开线的端面曲线的全切削型剃珩齿轮刀具。本专利技术一种全切削型剃珩齿轮刀具，由斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮组成，其特征在于是一种每条刀刃全能从齿根逐渐到齿顶连续参与切削的，将斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮齿面上的端面齿形曲线拟合成近似渐开线的端面曲线的全切削型剃珩齿轮刀具。上述的全切型剃珩齿轮刀具的使用方法，其特征在于是通过能将与斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮的刀齿面接触线密切相关的刀齿端面投影曲线拟合成一条具有全切削功能的近似渐开线的端剖面齿形，即刃形曲线，且误差极小的专用的设计程序PICM来实现的，该程序PICM是剃珩齿轮刀具刃形曲线的渐开线拟合计算程序，在计算剃齿刀和珩磨轮刃形过程中，其齿数Z1、模数mn、螺旋角β0都是定值，刃形是渐开线，只需确定压力角α1，确定压力角α1的渐开线方程为x10＝-rb1cos(u1-σ01)-rb1u1sin(u1-σ01)y10＝rb1sin(u1-σ01)-rb1u1cos(u1-σ01)rb1＝(mnZ1/cosβ0)cosα1其中rb1-剃齿刀或珩磨轮基圆半径σ01-该渐开线起始点位置角u1-渐开线展开角由上式，渐开线上的点(x10，y10)和刃形曲线上点(x1，y1)一一对应的关系式为x10(i)＝x1(i)y10(i)＝y1(i)，(i＝1，2，3，Λ，N)x1(i)，y1(i)已知，求x10(i)，y10(i)设x10(i)＝x1(i)即-(mnZ1/cosβ0)cosα1＝x1(i)同理得 y10(i)＝(mnZ1/cosβ0)cosα1其误差为ee(i)＝y10(i)-y1(i)，(i＝1，2，3，Λ，N)求最小误差的目标函数为EE(α1,σ01)=Σi=1N2]]>于是求解问题便是在minEE(α1，σ01)≤ε，且满足ee(i)＝εi(其中ε，εi是给定计算精度值)条件下求得的渐开线压力角α1。上述的全切削型剃珩齿轮刀具的使用方法，其特征在于所述的斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮与被加工齿轮啮合时的啮合方程由下列方程确定F(u，2)＝-(1/cos∑)A2-cos∑·B2+(1/cos∑-cos∑)u·A·B+(a/rb)cos∑·B+(d/rb)tg∑·A+i21＝0斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮与齿轮齿面接触线方程由下列方程确定F(u，2)＝0x2＝rb·cos(u+σ02)+rb·u·sin(u+σ02)y2＝rb·sin(u+σ02)-rb·u·cos(u+σ02)z2＝z2斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮刀齿端截面内接触线方程由下列方程确定F(u，2)＝0x1＝x2(cos1cos2+sin1sin2cos∑)+y2(cos1sin2-sin1cos2cos∑)-z2·sin1sin∑-a·cos1-I2sin1sin∑y1＝y2(sin1cos2-cos1sin2cos∑)+y2(sin1sin2+cos1cos2cos∑)+z2·cos1sin∑-a·sin1+I2·cos1sin∑z1＝d式中1＝2/i21A＝sin(u+σ02-2)B＝cos(u+σ02-2) 2-啮合点处的运动参数u-齿面渐开线参数∑-轴交角a-中心距i21-传动比rb-齿轮基圆半径σ02-渐开线起始角d-变常数，是平面П与x-O-y平面的距离上述的全切型剃珩齿轮刀具，其特征在于，更广泛地用于对涂镀超硬材料CBN的齿轮状珩磨轮进行热扩散工艺。通过加工试验验证和用户应用评价，本专利技术的全切削型剃齿刀与珩磨轮主要有以下优点1、根据计算可知，该两种刀具所加工出的齿轮齿形与理论渐开线齿形相比，不仅误差在允许范围内，而且齿顶和齿根均将被多切除一些，从而起到了自动修缘的作用，提高了加工质量，有利于减小被加工齿轮的齿形中凹量和降低传动噪音。2、由于所设计的刀具能使每个齿形刃的全长都参与切削加工，可以提高刀具寿命十倍以上，且齿轮模数越大，效果越好。对于CBN珩轮来说，使得全部刀齿面上的磨粒都能参与珩齿，充分发挥了所有磨粒的潜能。3、PICM程序不仅计算方便，同时对复杂的剃珩齿轮刀具刃磨工艺变的简单易行提供了可靠依据，在Y7125磨齿机上只改变导轨安装角，而不需要修形砂轮便可达到刃磨此类刀具的目的。4、进一步提高了成批大量齿轮淬火前软齿面精加工和淬火后硬齿面精加工的效率。四附图说明本专利技术全切削型剃珩齿轮刀具附图说明图1为全切削型斜齿剃齿刀齿形立体图。图中标号1、刀齿面；2、齿形刀刃；3、容屑槽；4、刀齿面上的接触线。图2为全切削型斜齿剃齿刀端剖面刃形。图中标号5、端剖面拟合渐开线刃形；6、接触线端面投影曲线。图3为全切削型斜齿珩磨轮齿形立体图。图中标号7、涂镀超硬材料的刀齿面；4、接触线；8、假想渐开线端截面。图4为全切削型斜齿珩磨轮端剖面刃形。图中标号5、拟合渐开线曲面的端截形；6、接触线端面投影曲线。图5为全切削型剃珩齿轮刀具的刀齿与轮齿坐标系。图中符号标注说明坐标系S(O-x，y，z)和Sp(Op-xp，yp，zp)是两个在空间固定的坐标系，Z轴与剃齿刀或珩轮的回转轴线重合，Zp轴与齿轮2的回转轴线重合，两轴线之间的夹角为∑(轴交角)。x轴与xp轴重合，它们的方向就是两轴线的最短距离方向，OOp为最短距离，即等于最小中心距a。坐标系S1(O1-x1，y1，z1)与刀具固连，坐标系S2(O2-x2，y2，z2)与齿轮固连，I2为一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全切削型剃珩齿轮刀具，由斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮组成，其特征在于是一种每条刀刃全能从齿根逐渐到齿顶连续参与切削的，将斜齿剃齿刀和斜齿珩磨轮齿面上的端面齿形曲线拟合成近似渐开线的端面曲线的全切削型剃珩齿轮刀具。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吕明，李文斌，徐灵岩，徐增伦，
申请(专利权)人：太原理工大学，
类型：发明
国别省市：14[中国|山西]