[发明专利]一种齿向修形的滚齿加工工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮的齿形加工工艺，特别涉及一种相对很大的齿向修形的滚齿工艺。

背景技术

随着现代工业的发展及数学理论的推动，齿轮传动系统正在向高速重载小体积低重量方向发展。为了适应齿轮传动系统发展的需求，有时设计的齿轮要求具有相对很大的齿向修形，特别左右齿面不对称的齿向修形。这种齿轮如果采用传统的滚齿加磨齿的工艺方法，在磨齿后轮齿修形量大的地方会出现设计上绝对不允许存在的缺点。这些缺点是(1)齿根有台阶；(2)有效硬化层深度不够；(3)齿面硬度不够。他们对齿轮的正常运行寿命等各方面都具有极大的危害性。很显然，传统的滚齿加磨齿的制造工艺已无法满足先进的齿轮设计要求。

目前，对于这种齿轮，通常采取以下几种方法：(1)加大滚刀的凸台量；(2)磨齿后保留磨齿台阶；(3)磨齿根。采用第1种加工方法会缩短齿轮的有效啮合线长度，降低齿轮的啮合重合度，达不到设计要求；采用第2或3种加工方法会严重影响齿轮的设计寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿向修形的滚齿加工工艺，该滚齿加工工艺可以克服传统的滚齿加工工艺在加工大的齿向修形时所存在齿根有台阶、有效硬化层深度不够和齿面硬度不够等缺点，能够满足现代先进的齿轮设计要求。

按照本发明提供的技术方案，齿向修形的滚齿加工工艺包括：

a、按滚齿图纸要求，利用滚齿机将齿轮滚齿加工至该齿轮的齿宽两端面的检测点A或者检测点D，其中，检测点A位于形成齿轮槽的齿面F与齿轮的一个端面E的交线与齿轮的分度圆H的交点，检测点D位于形成齿轮槽的齿面F与齿轮的另一个端面G的交线与齿轮的分度圆H的交点；

b、以CB线的实际螺旋角和齿轮、滚齿机参数，根据滚齿机差动机构算出差动挂轮的角度t；其中，C为对应于检测点D所在端面G修形后的理论点，B为从检测点A到检测点D的连线上设定的一个开始修形点；实际螺旋角为并以齿厚的减薄趋势选用的正负号，x1为理论点C的修形量，b1为开始修形点B到对应于检测点D所在端面G的距离，CB线是齿面上分度圆H沿齿向方向的一根理论线；图中的b2为齿宽长度。

c、松开差动挂轮，拨住挂轮角度t，以模拟滚齿加工小螺旋角齿轮时的差动，然后从端面修形后的理论点C走到开始修形点B，或者从开始修形点B走到端面修形后的理论点C。

重复步骤b和步骤c，滚齿加工出图纸要求的其他修形点。

这一方法可以在普通滚齿机上用手动拨住差动机构(即差动挂轮)实现，也可以通过改装滚齿机，以数控的方法控制差动机构(即差动挂轮)来实现，但基本原理都是一样的。

本发明的优点是：对于相对大修形的齿轮，传统滚齿工艺只是按常规的滚齿方法滚到公法线要求，然后到磨齿时再直接磨出图纸的要求(齿向修形)，从而导致上面提到加工缺陷。而采用改进后的本工艺即滚齿时就齿向修形，在齿向的大修形部分事先滚齿加工掉一些余量(x1)，减少了此部位的磨齿余量，从而避免了磨齿后传统工艺所出现的缺陷，很好的达到齿轮设计的要求：齿向达到了图纸要求，齿根也没有产生凸台，齿面硬度差也比较均匀，有效硬化层深度和齿面硬度均符合齿轮行业标准。

附图说明

图1为齿向修形齿轮的滚齿加工示意图。

图2为一模数为10，齿数为20的小齿轮的滚齿图纸的具体要求。

图3为齿向修形的立体参考图。

具体实施方式

齿向修形的滚齿加工工艺包括：

a、按滚齿图纸要求，按滚齿图纸要求将齿轮坯的外径滚齿到齿轮的公法线上差或超过上差一段距离；再利用滚齿机将齿轮滚齿加工至该齿轮的齿宽两端面的检测点A或者检测点D，其中，检测点A位于形成齿轮槽的齿面F与齿轮的一个端面E的交线与齿轮的分度圆H的交点，检测点D位于形成齿轮槽的齿面F与齿轮的另一个端面G的交线与齿轮的分度圆H的交点；

b、以CB线的实际螺旋角和齿轮、滚齿机参数，根据滚齿机差动机构算出差动挂轮的角度t；其中，C为对应于检测点D所在端面G修形后的理论点，B为从检测点A到检测点D的连线上设定的一个开始修形点；

CB线实际的螺旋角β_实按以下公式计算：

式(I)中，β为加工图纸中已知的齿轮螺旋角；以齿厚减薄趋势选用正负号，x1为图纸中某一理论修形点C的修形量，b1为齿宽之间某一开始修形点B到理论修形点C所在端面的距离。CB线是轮齿面上分度圆沿齿向方向的一根理论线，实际上这根线是空间三维线，但是为了描述方便，工程上把它简化为不考虑实际螺旋角影响的二维曲线了；