[发明专利]一种基于离散数据螺旋锥齿轮的配对建模与加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于齿面离散数据进行螺旋齿轮的配对建模方法以及一种基于该配对建模的齿轮加工方法。其中所述齿面是基于点点共轭齿面生成相啮合的共轭齿面。 

背景技术

螺旋锥齿轮属于空间复杂曲面，齿面方程求解复杂，通常用定制铣刀盘在专机上实现加工。生产准备周期长、刀具费用高、机床调整参数繁多。需要多次修形才能完成加工。且受专机加工方式限制，螺旋锥齿轮不具有互换性。其中一个损坏后，两个都要废弃。对于大减速比的螺旋锥齿轮而言，大轮的制造成本高，不易损坏，小轮经常会磨损，如果因为小轮磨损，而废弃大轮，是一种很大的浪费。 

现有技术中应用计算机建模来制造齿轮的方法步骤都很复杂，并且都是制造新的成对齿轮的方法。例如，公开号为CN101251181A的中国发明专利申请中，提供了一种通过模拟斜齿条与斜齿椭圆齿轮啮合原理，利用标准法面参数斜齿条“刀具”节线平面与斜齿椭圆齿轮坯节曲线柱面始终保持相切且纯滚动的相对展成运动，在电脑中用斜齿条斜齿面精确包络出斜齿椭圆齿轮空间齿廓曲面，从而直接获得斜齿椭圆齿轮三维模型的一种斜齿椭圆齿轮三维精确建模与实体成型制造方法。根据该专利申请所公开的技术方案中所得到的三维模型，可借助快速成型技术得到斜齿椭圆齿轮的成型实体，这种方法可用于制造成对的新的斜齿椭圆齿轮。 

公开号为CN1966194A的中国发明专利申请中，公开了一种螺旋锥齿轮真实齿面加工补偿工艺。该工艺包括切齿调整参数的计算、对大小齿轮的加工以及对加工后大小齿轮的热处理，其中主要包括检测热处理后大小齿轮齿面误差，将大齿轮齿面误差换算到小齿轮齿面上，计算小齿轮的补偿参数，通过小齿轮的补偿参数，用铣齿机床加工小齿轮进行补偿，最后热处理小齿轮，获得在理论啮合区啮合的大小相配齿轮。该发明专利申请所公开的也是一种对成对新齿轮的齿面进行加工补偿的方法。 

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供基于齿面离散数据进行螺旋齿轮的配对建模方法以及一种基于该配对建模的齿轮加工方法。 

本发明所采用的技术方案是： 

一种基于点云数据螺旋齿轮的配对建模方法，所述方法包括下述步骤：步骤一、准备成品齿轮一，并获得齿轮一的齿面离散点云数据S1；步骤二、基于齿轮一的齿面离散点云数据，根据啮合原理求出与其共轭的另一齿轮二的离散齿面的点云数据S2；步骤三、对齿轮一和齿轮二的两组齿面离散点云数据进行曲面拟合，建立三维实体模型，即得到所述螺纹齿轮的配对建模模型。

优选的是，在所述步骤一中，是基于三维坐标测量仪对齿轮一的真实齿面进行测量得到的齿面离散点云数据S1。 

优选的是，在所述步骤一中，是通过计算展成齿面方程生成的齿面离散点云数据S1。 

优选的是，在所述步骤一中，是由计算机仿真程序得出的齿面离散点云数据S1。 

本发明还公开了一种基于点云数据螺旋齿轮的配对建模来加工锥齿轮的方法，所述方法包括下述步骤：步骤一、准备成品齿轮一，并获得齿轮一的齿面离散点云数据S1；步骤二、基于齿轮一的齿面离散点云数据，根据啮合原理求出与其共轭的另一齿轮二的离散齿面的点云数据S2；步骤三、对齿轮一和齿轮二的两组齿面离散点云数据进行曲面拟合，基于所述曲面拟合建立三维实体模型，从而得到所述螺纹齿轮的配对建模模型；步骤四、基于数控加工中心实现螺旋齿轮的加工。 

优选的是，在所述步骤一中，是基于三维坐标测量仪对齿轮一的真实齿面进行测量得到的齿面离散点云数据S1。 

优选的是，在所述步骤一中，是通过计算展成齿面方程生成的齿面离散点云数据S1。 

优选的是，在所述步骤一中，是由计算机仿真程序得出的齿面离散点云数据S1。 

优选的是，在所述步骤四中，所述的基于数控加工中心实现螺旋齿轮的加工是指利用指状铣刀完成对齿轮二的齿面S2的加工。 

优选的是，当一成品齿轮对中的任一齿轮损坏时，即将另一个齿轮作为齿轮一，基于所述齿轮一的齿面离散点云数据，根据啮合原理反求出与所述另一个齿轮相啮合的齿轮的数字化齿面，然后进行数控加工，得到与所述另一个齿轮相啮合的新齿轮。 

本发明所述的基于离散数据螺旋锥齿轮的配对建模方法与螺旋齿轮的加工方法具有如下特点。 

应用本发明的方法，如果一对锥齿轮中的小齿轮损坏，可以对大齿轮进行三维坐标测量，根据啮合原理反求出于其啮合的小齿轮的数字化齿面，进而进行数控加工。