[发明专利]一种斜齿椭圆齿轮及斜齿非圆齿轮的数控滚齿加工方法

说明书

技术领域

本发明属斜齿非圆齿轮技术领域，特别是涉及一种凸节曲线斜齿非圆齿轮的数控滚 齿加工方法。

背景技术

斜齿椭圆齿轮是非圆齿轮的一种。作为变速传动机构，非圆齿轮的种类较多、 形状复杂，这给制造带来一定难度。目前比较成熟的是直齿非圆齿轮加工方法，主 要有以下几种：

1.靠模法。这种加工方法保证了刀具在匀速旋转的条件下，齿轮坯节曲线上的 每一点在切削过程中的瞬时线速度是相等的，从而使齿轮坯的瞬时角速度和齿轮坯 与非圆滚轮的中心距都按一定的规律变化。采用这种方法，应预先制造出相应的凸 轮作为靠模，或用非圆齿轮本身作为靠模来加工非圆齿轮。

2.近似切齿法。在非圆齿轮发展的初始阶段，数控技术还没有得到广泛应用， 并且非圆齿轮的生产量较小，不适宜设计一台专用加工设备。在这种情况下，通常 是在万能设备上，用近似切齿法加工非圆齿轮。但这种方法的加工精度不高，齿形 也不准确。

3.在数控机床上加工非圆齿轮，但是由于没有高效、精确的加工方法，影响了 非圆齿轮的推广使用。目前直齿非圆齿轮主要加工方式有数控插齿、数控铣齿、数 控滚齿。

4.目前国内加工非圆齿轮应用最广的是线切割，此种方法比较适合小批量生产 直齿非圆齿轮。但线切割不适用加工斜齿非圆齿轮。

然而，随着非圆齿轮应用的推广，非圆齿轮的需求量也日益增多，特别是随着 数控技术与伺服电机性能的提高及发展，使得研制能够加工具有优良传动性能的斜 齿椭圆齿轮或具有凸节曲线的斜齿非圆齿轮的数控滚齿加工机床成为可能。

斜齿椭圆齿轮是具有凸节曲线的典型斜齿非圆齿轮，其齿廓的节曲柱面截形即 节曲线处的齿向线在椭圆节曲柱面上是一簇等周节距的空间广义螺旋线，其在椭圆 节曲柱面平面展开图上则为倾角相同的等距斜直线。因此，斜齿椭圆齿轮不仅各轮齿 的端面或法面齿形不同，就是同一轮齿沿齿宽方向的任一端面或法面齿形也不相同。 正是这一既有别于圆柱斜齿轮又有别于椭圆直齿轮的齿廓空间曲面特性，使以斜齿 椭圆齿轮为典型代表的凸节曲线斜齿非圆齿轮的机械加工至今未有效突破。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种解决目前凸节曲线斜齿非圆齿轮难以加工 的难题，即发明一种凸节曲线斜齿非圆齿轮数控滚齿的加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种凸节曲线斜齿非圆齿轮的数 控滚齿加工方法，包括下列步骤：

A.齿轮坯绕Z轴的回转运动：齿轮坯由一接收来自滚刀驱动电机联动信号 的伺服电机带动绕齿轮回转中心按给定传动比转动，使滚刀的投影齿条 与齿轮坯形成纯滚动关系；

B.滚刀绕自轴的旋转运动：滚刀由带有光电编码器的能发出联动信号的滚 刀驱动电机以恒转速驱动，使其投影齿条与齿轮坯形成纯滚动关系；

C.工作台在非圆齿轮坯转动时沿Y₀向的相对平移运动：工作台严格按联动 运动规律沿Y₀向的往复移动由另一伺服电机驱动，并对应保持滚刀节线 与齿轮坯节曲线始终相切而使其为纯滚动；

D.滚刀架沿齿轮坯轴向进给运动：电机以恒定速度驱动滚刀架沿-Z₀方向带 动滚刀沿齿轮坯轴线方向以低于滚齿加工的速度作慢速进给运动；

E.滚刀架在齿轮坯转动时沿X₀向的相对平移运动：滚刀架严格按照联动运 动规律沿X₀向的相对平移运动，并保证有限轴向长度滚刀切削点能始终 有效地与齿轮坯对应接触；

在所述步骤D和E中，滚刀架的斜齿角事先调准好并固定不变，且在每 次进刀加工的过程中保持不变。

所述的步骤A或步骤B包含由步骤D引起的滚刀架沿齿轮坯轴向进给运动；齿 轮坯工作台与滚刀架沿Y₀向还存在有相对进给运动，该运动可预先通过调整工作台 或滚刀架沿Y₀向的进给量确定，且在每次进刀加工的过程中保持不变。此外，滚刀 架绕Y轴转动为可调，用以预先精确转动分度后保持不变来满足斜齿椭圆齿轮及凸 节曲线斜齿非圆齿轮不同斜齿角的加工。

所述的步骤D在加工凸节曲线斜齿非圆齿轮过程中将引起齿轮坯绕Z轴的回 转附加运动或滚刀绕自轴的旋转运动的附加运动，该附加转动实时迭加到驱动齿轮 坯转动的伺服电机转动上或实时迭加在滚刀驱动电机的转动上。