[发明专利]一种摆线齿锥齿轮的加工方法

说明书

技术领域

本发明属于齿轮加工领域，具体涉及一种摆线齿锥齿轮的加工方法。

背景技术

摆线齿锥齿轮因其产形轮齿线为延伸外摆线而得名。该种齿轮为等高齿，采用平面产形轮连续分度(Face-hobbing)加工。摆线齿锥齿轮的加工方法主要有两种，分别是德国克林根贝尔格(Klingelnberg)公司的分体刀盘法，瑞士奥利康(Oerlikon)公司的Spirac与Spiroflex法。

摆线齿锥齿轮假想平面产形轮产形面的成形原理：刀盘和产形轮各有一个滚圆，刀盘相对于产形轮的运动可看作是刀盘滚圆在产形轮滚圆上作纯滚动，即刀盘滚圆直径与产形轮滚圆直径的比等于刀盘刀齿组数和产形轮齿数的比。当刀盘滚圆在产形轮滚圆上纯滚动时，刀刃相对于产形轮扫出的曲面即为产形轮齿面，刀刃上的点在产形轮平面内的轨迹为延伸外摆线。被加工齿轮的齿面由产形轮齿面包络而成。实际加工中，用机床摇盘代表产形轮，其刀盘刀齿分为若干组，每组至少有一个内刀和一个外刀，分别加工被加工齿轮的凸面和凹面。

摆线齿锥齿轮理论上可以加工出完全共轭的齿轮副，但为了实现实际要求的局部接触，Klingelnberg采用机械结构极为复杂的分体刀盘，Oerlikon采用计算繁复的刀倾方法。目前，Klingelnberg将分体式刀盘和圆弧切削刃相结合，通过圆弧切削刃来进行齿高方向修形，通过改变内、外刀盘轴线偏心距来实现齿长方向的“鼓形”。

近十多年来，Gleason和Klingelnberg都发明了六轴联动的数控锥齿轮机床，取消了机床摇盘，采用硬质合金尖齿条整体刀盘刀倾法加工摆线齿锥齿轮，部分机床可高速干切。但加工方法的理论基础都没有本质性的变化。

综上所述，现有摆线齿锥齿轮加工方法主要有如下局限性：

1)Klingelnberg采用分体式刀盘，内外刀齿分别装在两块独立的刀体上，相互嵌入叠在一起，通过十字滑块机构实现内外刀体偏心，结构极为复杂，设计加工难度大。分体式刀盘和十字滑块结构导致机床刚性较差，同时，分体式刀盘不能进行高速干切加工；

2)Oerlikon采用刀倾法加工，克服“克”制缺陷，但机床增加刀倾刀转机构，机床结构复杂且计算调整繁复；

3)传统Klingelnberg和Oerlikon方法都不能直接指定接触区的位置，需要反复试切，且齿轮副的接触斑点和运动曲线控制困难。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供了一种摆线齿锥齿轮的加工方法，该方法采用整体式刀盘，无需刀倾即可加工摆线齿锥齿轮及准双曲面齿轮。

为达到上述目的，本发明所述的摆线齿锥齿轮的加工方法包括以下步骤：

1)确定产形轮的基本参数，其中，产形轮齿数z₁为小轮齿数，z₂为大轮齿数；为齿轮副节锥角修正量，δ₀₁为小轮节锥角，δ₀₂为大轮节锥角；当所需加工的齿轮为锥齿轮时，产形轮中点半径等于被加工齿轮副的中点锥距，产形轮的中点螺旋角等于被加工齿轮副的名义螺旋角；当所需加工的齿轮为准双曲面齿轮时，产形轮中点半径等于大轮的中点锥距，产形轮的中点螺旋角等于大轮的中点螺旋角；

2)确定产形轮与刀具的运动关系，其中，产形轮与刀具的运动关系为：