斜齿圆柱齿轮精密拉削方法及刀具技术

本发明专利技术涉及斜齿圆柱齿轮精密拉削方法及刀具，属于渐开线斜齿圆柱齿轮齿面精加工领域，它是采用成对具有直线刀刃的斜齿齿条形拉刀，分置被加工斜齿轮轮齿两侧，在齿轮与拉刀做相对螺旋运动的往复拉削过程中，完成斜齿轮全部轮齿齿面精加工。拉刀结构简单，几何角度合理并可实现机上刃磨，具有加工精度高、效率高、切削平稳，易于修形，机床简单的重要特点。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于渐开线斜齿圆柱齿轮齿面精加工领域。拉削加工具有高精度、高效率、刀具寿命长、机床运动简单等诸多优点。在成批、大量生产中已广泛应用并获显著的技术、经济效益。应用拉削加工齿轮，目前仅见采用长条形(拉削单个齿槽，单齿分度)、扇形(拉削数个齿槽，数齿分度)和筒形(拉削全部齿槽，元需分度)拉刀拉削，其共同特点是拉刀刀刃齿形按成形法设计，加工齿轮齿数不同，齿槽形状不同，拉刀专用且仅能加工直齿轮。本专利技术的目的在于提供一种高效、高精度、低成本拉削软齿面或硬齿面的斜齿圆柱齿轮精密拉削方法和构形简单的斜齿齿条形拉刀。本专利技术的目的是通过以下技术方案完成的采用分置齿轮轮齿两侧的成对斜齿齿条形拉刀拉削齿轮轮齿两侧齿面，齿轮与拉刀做相对螺旋运动，螺旋运动参数p=rb／tgβb，每沿齿轮轴向往复切削一次，完成齿轮双侧齿面精加工。用于斜齿圆柱齿轮精密拉削方法专用的斜齿齿条形拉刀，它具有倾斜角入=βb(βb—被加工齿轮基圆螺旋角)的直线刀刃，拉削中每条刀刃依次对应切削相应轮齿齿面并与该斜齿轮齿面——螺旋渐开面的直线母线相贴合，拉刀法向齿距等于被加工齿轮法向基节，拉刀齿顶面为前刀面Aγ，对应加工齿面的拉刀齿槽侧面为后刀面Aα，拉刀非工作侧齿槽侧面为齿背面Ac，拉刀刀齿纵截面为锯齿形，其法向前角γn，法向后角αn，均能按具体工作情况依照切削原理选用合理值，齿背角αc=30。40'，以加强刀齿强度。附图1(该图简单示意拉削右旋斜齿轮右侧齿面，左侧加工类同)所示斜齿齿条形拉刀T各刀齿具有倾斜角为入的直线刀刃，入=βb(βb-被加工齿轮基圆螺旋角)，直线刀刃长l≥(ρmax-ρmin)／Sinλ(ρmax——被加工齿轮齿顶渐开线曲率半径，ρmin——被加工齿轮渐开线起始点曲率半径)，拉刀齿数Zo=Z(Z——被加工齿轮齿数)，刀齿法向齿距Pn等于被加工齿轮法向基节，即Pn=πmnCosαn(mn——被加工齿轮分圆法向模数，αn-被加工齿轮法向压力角)；拉刀T各直线刀刃位于同一平面(Q)中，安装时(Q)平面与被加工齿轮半径为rb的基圆柱切平面(S)重合且拉刀方向与被加工齿轮的轴线平行，这就是说，拉刀齿倾斜λ角的直线刀刃必与齿轮G右侧螺旋渐开面的直线发生线相贴合，当拉刀自上而下以 做直线拉削运动时，齿轮G如图示按 逆时针方向旋转，机床需保证ω=vtgβb／rb，也就是说齿轮和刀具之间的相对运动关系是齿轮G相对拉刀T完成螺旋运动，这一螺旋运动螺旋参数p=rb／tgβb，保证拉刀直线刀刃时时刻刻与螺旋渐开面的直线发生线相贴合，从而加工出精确的斜齿轮齿面。在齿轮旋转一周稍多的过程中，拉刀各刀齿依次对应进入齿槽加工齿面，完成整个齿轮全部轮齿右侧齿面精加工，按上述方法，对应左侧齿面安装另一拉刀并与被加工齿轮做相反方向相对螺旋运动即可完成整个齿轮全部轮齿左侧齿面精加工，这就是说，在齿轮相对两侧拉刀往返一次拉削中完成齿轮双侧齿面精加工。本专利技术是提供一种以最简单的直线构成刀齿刀刃的齿条形拉刀，相对被加工齿轮轴向做直线运动，被加工齿轮另附以相应转动，拉削斜齿轮的螺旋渐开面齿面。拉刀结构及机床运动均很简单，实现高效、高精度、低成本精密拉削软齿面或硬齿面斜齿圆柱齿轮的目的。本专利技术的技术特点和效果如下1、拉刀采用直线刀刃、设计制造简单，易于锒装硬质合金或其它超硬刀具材料刀片，可实现淬硬齿面精加工且拉削齿面不产生通常包络展成的齿廓多边形及齿向波度，保证齿轮加工高精度，齿面高质量。2、几何角度选用合理值，每条刀刃一次切削即可完整加工一侧齿面，可提高刀具耐用度；3、刀刃工作为斜角切削，刀刃工作长度自0→最大→0退出切削，切削条件好，工作平稳；4、重磨简单，尤其是采用零前角时，各刀齿前刀面处于同一平面，可实现机上重磨，加深齿槽深度增加重磨储备量，提高重磨次数，保证刀具高寿命；5、刀刃磨制少许内凹形状实现齿轮修形，改善啮合质量；6、拉床运动简单，往复切削双侧齿面无空行程，生产率高且易实现自动化；综上所述，本专利技术对不同行业软、硬齿面斜齿轮提高精加工质量和生产率，降低成本、使用方便等方面具有诸多优点，并可进一步推广至螺旋角很大的诸如汽车转向器齿轮、多头渐开线蜗杆的精加工。以下结合附图进一步说明本专利技术的具体内容及实施例。附图1是拉削右旋斜齿轮右侧齿面示意图；附图2是假想0°齿形角斜齿条刀加工原理图；附图3是本专利技术拉刀安装、运动、啮合关系图；附图4是本专利技术拉刀结构参数图，其中N-N为法向齿形剖面；附图5是拉床运动方式图；首先需要具体说明的是本专利技术的切齿原理。如附图2示假想的具有倾斜角λ′＝βb，法向齿距Pn＝πmnCosαn的0°齿形角斜齿条T′与斜齿轮啮合传动时，斜齿条T′沿齿轮基圆柱切平面(S)以速度 移动，齿轮以图示方向 旋转，齿条、齿轮保持按齿轮基圆柱的纯滚动的关系，齿条齿顶左侧棱线MK等将沿齿轮齿面的渐开线齿廓自齿顶向齿根方向滑移，若将齿条T′视做刀具则MK等可视做各刀齿的切削刃，在啮合过程中自齿轮齿顶至齿根切下切屑实现斜齿轮齿面精加工。当M点距啮合节点P的距离MP＝ρmax(齿轮齿顶渐开线曲率半径)时，刀刃开始切削齿轮上端面齿顶，移动至K′P＝ρmin(齿轮渐开线起始点曲率半径)时，刀刃切削齿轮下端面齿根完毕，完成一侧齿面精加工，欲加工齿轮全部轮齿，齿条齿数应等于齿轮齿数。显然，随着齿条移动，各刀齿刀刃在加工完对应齿面后，还会继续移动通过啮合节点，从而导至不能确保齿廓渐开线起始点正确位置乃至产生根切；另外，以如此的假想齿条构成刀具，刀齿强度太弱难以实际应用，若加强非工作侧齿背强度，在刀通过啮合节点后，齿背将与齿轮非切削侧齿面产生干涉，为此本专利技术采用附图1、附图4示的加强齿背、锯齿形截面的斜齿齿条刀，并使刀具运动方向改为沿齿轮轴向移动解决上述弊端。如附图3示，本专利技术采用加强齿背的斜齿齿条形拉刀T，与假想斜齿条T′具有相同的主要参数(λ＝λ′＝βb，Pn＝πmnCosαn……)，两者位置正交，拉刀T安装位置与齿轮轴O-O平行但偏置，偏置量B＝ρmin；拉刀移动速度 其中 相等于假想齿条T′移动速度，即保持齿轮按基圆柱纯滚动关系 齿轮回转角速度ω＝υtgβb/rb，|υ1|＝|υ|/Cosβb为刀刃沿齿面的滑移速度，故本专利技术之切齿过程属斜角切削，对提高刀刃强度、改善切削工作角度，卷屑，排屑，提高切削过程平稳性均带来有利影响。此外，每个刀刃参加工作长度自0→最大→0更有利于减轻切削过程中的冲击和振动。由于拉刀偏置B，拉刀运动方向与齿轮轴线平行，可保证齿廓渐开线起始点正确位置及避免非切削侧拉刀齿背与齿面的干涉。根据上述说明，本专利技术的拉刀T切削齿面形成过程等效于沿齿轮切向移动的假想0°齿形角斜齿条啮合过程，仅仅是沿齿面增加了滑移速度 完全可以正确切削无理论误差的斜齿轮。本专利技术从齿面形成分析类同车齿，从刀具、机床切削方式则可视做拉削。另外需要具体说明的是拉刀结构及主要参数如附图4示，根据拉刀工作状况，切削时切屑自齿条顶面Aγ流出，Aγ为前刀面，对应加工齿面的拉刀齿槽侧面Aα为后刀面，拉刀非工作侧齿槽侧面Ac为齿背面。1、前刀面与前角前刀面可采用最简单的平面，为保证刀刃强度并避免切削时与齿轮非加工侧齿面干涉，取其宽度bo＝mn，在拉刀法剖面N-N中标注法向前角γn，γn本文档来自技高网...

【技术保护点】
斜齿圆柱齿轮精密拉削方法，其特征在于采用分置齿轮轮齿两侧的成对斜齿齿条形拉刀拉削斜齿圆柱齿轮齿面，齿轮与拉刀做相对螺旋运动，螺旋运动参数ｐ＝ｒ↓［ｂ］／ｔｇβ↓［ｂ］，每沿齿轮轴向往复拉削一次，完成齿轮双侧齿面精加工。

【技术特征摘要】
1.斜齿圆柱齿轮精密拉削方法，其特征在于采用分置齿轮轮齿两侧的成对斜齿齿条形拉刀拉削斜齿圆柱齿轮齿面，齿轮与拉刀做相对螺旋运动，螺旋运动参数p＝rb/tgβb，每沿齿轮轴向往复拉削一次，完成齿轮双侧齿面精加工。2.用于权利要求1所述的斜齿圆柱齿轮精密拉削方法专用的斜齿齿条形拉刀，其特征是具有倾斜角λ＝βb(βb-被加工齿轮基圆螺旋角)的直线刀刃，拉削中每条刀刃依次对应切削相应轮齿齿面并与该斜齿轮齿面一螺旋渐开面的直母线相贴合；拉刀法向齿距等于被加...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭福华，彭倩，曾睦邦，
申请(专利权)人：彭福华，
类型：发明
国别省市：22[中国|吉林]