[发明专利]一种基于等切削面积的插齿加工方法

权利要求书

1.一种基于等切削面积的插齿加工方法，其特征是：对齿轮的插齿加工为等切削力加工。

2.根据权利要求1所述的一种基于等切削面积的插齿加工方法，其特征是：所述等切削力加工是通过等切削面积加工实现的。

3.根据权利要求2所述的一种基于等切削面积的插齿加工方法，包括以下步骤：

A：设定初始参数，建立插齿刀齿廓数学模型，并计算被加工的两个齿的数学模型；

B：计算常规方法中插齿刀加工轨迹，并提取加工轨迹离散数据点。

C：编制计算机辅助设计软件二次开发程序，对常规加工方法加工过程进行重构，并模拟加工过程中的布尔运算，进而求得所需时刻的切削面积，绘制常规加工方法中切削面积变化规律。

D：对C步骤中的上述切削面积变化规律曲线进行自适应分析。

E：将D步骤中的分析结果转换为刀具转速变化规律。

F：所得刀具转速变化规律即为实现等切削力自适应进给时对应的刀具转速变化规律。

G：结合机床数控系统的响应速度，从刀具转速变化规律曲线中选取若干关键转速点，并根据机床冲程时间确定每个转速持续的时间，使数控程序重复执行所要求的转速，同时需要构建测试系统实时测量主轴切削力，对所选转速点进行适当调整。

4.根据权利要求3所述的一种基于等切削面积的插齿加工方法，(O-x，y)为惯性坐标系；(O₁-x₁，y₁)为刀具坐标系，与插齿刀固联；(O₂-x₂，y₂)为轮坯坐标系，与被加工齿轮固联；α为分度圆压力角；α_k为任意圆压力角；i为齿轮副传动比；r_a1为插齿刀齿顶圆半径；r_a2为被加工齿轮齿顶圆半径；r_b2为被加工齿轮基圆半径；z₁为刀具齿数；z₂为被加工齿轮齿数；φ为刀具齿顶圆弧对应圆心角；n₁为刀具转速；n₂为被加工齿轮转速；

其中A步骤中，建立插齿刀齿廓的数学模型为：

刀具坐标系的渐开线方程如下：

x1(1)=rb2sin(i(α-tanαk)+α-αk)cosαk-asin(i(α-tanαk))y1(1)=rb2cos(i(α-tanαk)+α-αk)cosαk-acos(i(α-tanαk))---(1)]]>

x2(1)=rb2cosαksin(i(α-2tanα+tanαk+πz2)+αk-α)-asin(i(α-2tanα+tanαk+πz2)y2(1)=rb2cosαkcos(i(α-2tanα+tanαk+πz2)+αk-α)-acos(i(α-2tanα+tanαk+πz2)---(2)]]>

刀具坐标系下的外摆线方程如下：

x3(1)=ra2sin(i(α-tan(arccosrb2ra2))+α-αk)-asin(i(α-tan(arccosrb2ra2)))y3(1)=ra2cos(i(α-tan(arccosrb2ra2))+α-αk)-acos(i(α-tan(arccosrb2ra2)))---(3)]]>

x4(1)=ra2sin(i(α-2tanα+tan(arccosrb2ra2)+πz2)+(arccosrb2ra2)-α)-asin(i(α-2tanα+tan(arccosrb2ra2)+πz2)y4(1)=ra2cos(i(α-2tanα+tan(arccosrb2ra2)+πz2)+(arccosrb2ra2)-α)-acos(i(α-2tanα+tan(arccosrb2ra2)+πz2)---(4)]]>

刀具坐标系下的圆弧方程如下：

x5(1)=ra1cosφy5(1)=ra1sinφ---(5)]]>

结合重合度ε根据式(6)选取确定计算刀齿的最小个数n₁

n1=21≤ϵ<232≤ϵ<3---(6)]]>

根据以上公式(1)～(5)建立被加工的一个齿的模型[x_m y_m 1]

xmym1=x1(1)y1(1)1x2(1)y2(1)1x3(1)y3(1)1x4(1)y4(1)1x5(1)y5(1)1---(7)]]>

左边的一个齿的模型为[x_L y_L 1]，

xLyL1=xmym1cos(2π-2πz1)sin(2π-2πz1)0-sin(2π-2πz1)cos(2π-2πz1)0001---(8)]]>

右边的齿数学模型为[x_R y_R 1]

xRyR1=xmym1cos(2π+2πz1)sin(2π+2πz1)0-sin(2π+2πz1)cos(2π+2πz1)0001---(9).]]>