球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法与机床制造技术

本发明专利技术公开了一种球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法与机床。克服现行切齿法构成原理性误差，繁杂修正计算、机床试切、调整等弊病。本切齿法采用具有双工位、单刀盘和能够连续分齿的机床；切齿时先在刀盘一侧的Ⅰ工位完成齿槽粗切及轮齿凹齿面的精切，然后在刀盘另一侧的Ⅱ工位完成轮齿凸齿面的精切；由切齿刀盘上的每个刀齿直线刃包络切出轮齿侧面、齿顶圆弧刃切出齿根、粗切凹形刃切除齿槽余量；切齿时刀盘轴与齿坯轴呈空间交叉位置，刀盘回转端面与齿坯基圆锥切平面垂直，刀盘、齿坯、假想球面大圆平面均为匀速回转，刀盘切齿时为圆周方向进给，连续滚铣基锥齿线为阿基米德螺线的螺旋锥齿轮。提供实现上述切齿法的机床、刀盘与刀齿。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种螺旋锥齿轮切齿加工方法与机床，更确切地说，它涉及一种球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法与机床。
技术介绍
用于相交轴传动的螺旋齿锥齿轮种类很多，按节锥展开齿线不同，常见的有圆弧、延伸外摆线，尚有准渐开线、阿基米德螺线等。锥齿轮齿廓齿形应为球面渐开线，但实际上目前广泛应用的格里森(Gleason)制弧齿锥齿轮和奥立康(Oerlikon)制延伸外摆线螺旋锥齿轮分别采用单齿分度铣齿(Face-MillingMethod)和连续分度滚铣齿(Face-Hobbing Method)，由于刀盘刀齿均采用具有齿形角的直线刀刃，齿坯按节圆锥纯滚动展成，所获齿面齿廓并非球面渐开线，因而也就丧失了球面渐开线啮合的优良性能，如瞬时速比恒定，传动夹角变动不影响速比、共轭齿面接触区不敏感、加工齿轮可互换等。尤其是采用收缩齿制时，现行切齿方法往往构成原理性误差，需经繁杂的修正计算、机床试切、反复调整，存在一系列弊病。 申请人:在中国专利技术专利(申请号为200610017213.0，申请日为2006.09.27日，公开号为CN101152677A，公开日为2008.04.02日，专利技术名称为“球面渐开线齿形收缩齿制弧齿锥齿轮的切齿方法”)中提出了切制球面渐开线齿形收缩齿制弧齿锥齿轮的切齿方案。在保持齿坯以基圆锥与假想的球面大圆平面Q作纯滚动条件下(即其中δb—锥齿轮基锥角，ω1—齿坯回转角速度，ω—球面大圆平面Q的回转角速度)，在球面大圆平面Q上的刀刃将切出齿廓齿形为球面渐开线的圆锥齿轮齿面，是为圆锥渐开面。为了进一步改善连续分齿、提高切齿效率、减少刀盘数量、更适宜大量生产，在中国专利技术专利(公开号为CN101152677A，公开日为2008.04.02日，专利技术名称为“球面渐开线齿形收缩齿制弧齿锥齿轮的切齿方法”)提供的切制弧齿锥齿轮方法的基础上进一步扩展切制球面渐开线齿形收缩齿制阿基米德螺线齿螺旋锥齿轮。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法与机床。 为解决上述技术问题，本专利技术是采用了如下技术方案实现的。该切齿法的技术特征是 1)切制球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮的方法是采用具有双工位、单刀盘和能够连续分齿的机床； 2)切齿时先在刀盘一侧的1工位完成齿槽粗切及轮齿一侧凹齿面的精切，然后在刀盘另一侧的2工位完成轮齿另一侧凸齿面的精切。 3)切齿时切齿刀盘上的每个刀齿由位于刀盘端平面中的精切直线刃包络切出轮齿侧面、刀齿齿顶圆弧刃成形切出齿根、用于粗切的凹形刃或直线刃切除齿槽余量。 4)切齿时刀盘轴与齿坯轴呈空间交叉位置，刀盘回转端面与齿坯基圆锥切平面即球面大圆平面垂直，刀盘回转角速度、齿坯回转角速度、假想球面大圆平面回转角速度均为匀速回转，其间刀盘回转角速度、假想球面大圆平面回转角速度满足分齿关系，假想球面大圆平面回转角速度、齿坯回转角速度满足齿坯按基圆锥做纯滚动的运动关系，刀盘回转角速度、齿坯回转角速度满足阿基米德螺线运动合成及分齿关系。在附加展成运动状况下，展成包络切出球面渐开线齿形阿基米德螺线齿螺旋锥齿轮，齿面接触区可控。 5)实质为0°齿形角、多头、大直径、圆周方向进给飞刀的刀盘切齿过程为圆周方向进给，连续滚铣基锥齿线为阿基米德螺线的锥齿轮。 球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法中所述的刀盘回转角速度、齿坯回转角速度满足阿基米德螺线运动合成及分齿关系，由公式保证，其中z—加工齿轮齿数，z0—刀盘齿数，与假想齿圈齿数zQ无关；球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法中所述的齿面接触区可控是指由精切直线刃倾斜γ角，其绕回转轴回转成为内凹γ角的圆锥面，将轮齿小端、大端少许过切，使齿面具有“鼓形”性质。 为解决上述技术问题，本专利技术是采用了如下技术方案实现的。该切齿机床主要由刀盘、刀座、回转座、蜗杆涡轮副、工件座与滑板组成。 刀盘安装在刀盘轴的上端，刀盘轴垂直地安装在刀座上成转动连接，刀盘轴的下端与驱动电机连接，刀座安装在回转座的平面导轨上并能够左右移动调整或锁紧，回转座安装在机床的床身上，回转座呈半圆形的底部制成扇形蜗轮，其与蜗杆构成蜗杆涡轮副，并在电机的带动下驱动回转座绕轴O-O回转调整角度，工件座安装在滑板上，两者间通过圆弧导轨成滑动连接，滑板安装在机床的床身上，工件座的回转轴线与O-O轴相交，即围绕交点回转调整角度，滑板能够沿O-O轴的方向前后进退移动。 实施球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法的机床的刀盘中刀齿的精切齿面的直线刃按径向位置设置并且均匀分布在刀盘的端平面中。刀盘主要参数包括刀齿数、回转角速度，切削形成齿面的切削点半径即切削圆半径，外圆半径。 为达到切制完整齿面及正常啮合，刀盘主要参数需满足如下条件 1)加工锥齿轮齿宽b<2Rsinθ 其中 2)齿槽底凹入量 其中c*m—啮合顶隙； 在上述条件下，进行下列步骤运算以确定z0(刀齿数)、R0(切削圆半径)、R(外圆半径) 3)初定R 4)确定z0 当刀齿刀刃自OC方向匀速运动，在假想齿圈齿宽中点C处vC＝R0ω0，相应假想齿圈匀速回转，在C点相对刀刃的运动vC＇＝Lcω，c点处阿基米德螺线的螺旋角为βc。 解得 其中R0＝R-Δh、Lc—齿宽中点c基锥母线长，解得的z0不为整数，确定刀盘实际齿数 为整数且大于计算的z0。 5)确定刀盘实际 R* 当刀盘实际齿数 确定后 6)刀盘参数与工件参数变化关系 由及可以得到 当刀盘 已定，工件参数Lc、δb、z、βc满足上式关系即能够进行切削，与假想齿圈齿数zQ是否为整数无关。 实施球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法的机床的刀齿具有展成精切齿面的直线刃、成形切削齿根的圆弧刃和用于粗切齿槽的凹形刃或直线刃。 对于这种刀齿齿形，需确定以下参数 1)用于精切的直线刃与顶刃夹角θ σ＝αA+invαA+ηb＝tgαA+ηb 式中αA—A点渐开线压力角 invαA—A点渐开线渐开角 ηb—基圆槽宽半角 其中 zv—当量齿轮齿数，αv—当量齿轮齿形角； 2)确定用于粗切的直线刃位置的角度ε ε＝σ+tgα+ηb＝tgαA+tgα+2ηb 3)刀尖宽度S 刀齿顶刃宽度S应小于齿轮小端的槽底宽度；并应大于齿轮大端槽底宽度的一半，即应保持2l>S>l＇，l—齿轮小端的槽底宽度一半，l＇一大端槽底宽度一半。 在标准锥齿轮情况下齿形角α＝20°、齿根高hf＝1.2m、切向修正系数τ＝0，l≈0.23m、l＇＝0.35m，可取S＝0.4m； 4)用于精切的直线刃与顶刃的过渡圆弧半径为ρf 为切出有效渐开线长度 ρf<c*m 为切出完整齿槽槽底 与现有技术相比本专利技术的有益效果是 1.所加工锥齿轮为球面渐开线齿形，具有瞬时速比恒定、可精确控制、调整齿面接触区......提高锥齿轮啮合质量，并可达到加工齿轮互换。 2.机床运动、控制简单，采用双工位完成粗、精切削，可获得高切齿效率。 3.切齿刀具设计、制本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法，其特征为：　１）切制球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮的方法是采用具有双工位、单刀盘和能够连续分齿的机床；　２）切齿时先在刀盘（１）一侧的１工位完成齿槽粗切及轮齿一侧凹齿面的精切，然后在刀盘（１）另一侧的２工位完成轮齿另一侧凸齿面的精切；　３）切齿时切齿刀盘（１）上的每个刀齿由位于刀盘端平面（Ｔ）中用于精切的直线刃（Ｂ）包络切出轮齿侧面、刀齿齿顶的圆弧刃（Ｃ）成形切出齿根、用于粗切的凹形刃或直线刃（Ｄ）切除齿槽余量；　４）切齿时刀盘轴与齿坯轴呈空间交叉位置，刀盘回转端面（Ｔ）与齿坯基圆锥切平面即球面大圆平面（Ｑ）垂直，刀盘回转角速度（＊↓［０］）、齿坯回转角速度（＊↓［１］）、假想球面大圆平面（Ｑ）回转角速度（＊）均为匀速回转，其间刀盘回转角速度（＊↓［０］）、假想球面大圆平面（Ｑ）回转角速度（＊）满足分齿关系，假想球面大圆平面（Ｑ）回转角速度（＊）、齿坯回转角速度（＊↓［１］）满足齿坯按基圆锥做纯滚动的运动关系，刀盘回转角速度（＊↓［０］）、齿坯回转角速度（＊↓［１］）满足阿基米德螺线运动合成及分齿关系。在附加展成运动Δω／Δω↓［１］＝ｓｉｎδ↓［ｂ］状况下，式中：δ↓［ｂ］－锥齿轮基锥角，展成包络切出球面渐开线齿形阿基米德螺线齿螺旋锥齿轮，齿面接触区可控；　５）实质为０°齿形角、多头、大直径、圆周方向进给飞刀的刀盘（１）切齿过程为圆周方向进给，连续滚铣基锥齿线为阿基米德螺线的螺旋锥齿轮。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：彭福华，杨兆军，于立娟，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：82[中国|长春]