[发明专利]一种螺旋内齿圈拉刀粗切段切削齿的磨削加工方法

说明书

技术领域

本发明属于螺旋内齿圈拉刀制造领域，涉及螺旋内齿圈拉刀的粗切段切削齿磨削加工的工艺流程规划及对应的磨削走刀路径规划，具体为一种螺旋内齿圈拉刀粗切段切削齿的磨削加工方法。

背景技术

螺旋内齿圈拉刀是实现螺旋内齿圈拉削加工的重要工具。拉刀的精度在很大程度上直接决定了内齿圈的加工质量。螺旋内齿圈拉刀穿过齿圈毛坯中的预制孔，相对于齿圈做螺旋运动直至完全切出齿圈。这个螺旋运动过程中，螺旋拉刀的切削齿逐渐地切削出内齿圈渐开线齿形及齿圈的齿顶倒角结构。螺旋内齿圈拉刀的粗切段刀齿对螺旋内齿圈的齿形进行粗切削，在每齿的渐开线廓形方向保留一定加工余量用于后续精切段的成型切削。螺旋内齿圈拉刀的粗切段结构如图1所示，刀具采用多头螺旋容屑槽结构，而且容屑槽的旋转方向和加工内齿圈的旋转方向相反。同时，所有的切削齿都准确的与螺旋内齿圈齿槽形成一一对应的螺旋分布。沿刀具轴线从先向后因此分布4种形状的切削齿，依次为：标准渐开线廓形切削齿，齿根修瘦的渐开线廓形切削齿，齿顶圆切削齿和齿顶倒角切削齿。其中，在齿根修瘦渐开线廓形切削齿分布范围的后部，交替的分布着齿顶圆切削齿和齿顶倒角切削齿。这种交替分布形式决定了齿顶圆切削齿(齿顶倒角切削齿)和齿根修瘦渐开线廓形切削齿分布在不同的容屑槽对应的结构上。

内齿圈螺旋拉刀一般约有100～120排粗切段切削齿(根据具体设计确定)，其中约有一半是齿根修瘦渐开线廓形切削齿、齿顶圆切削齿和齿顶倒角切削齿的组合。由此可见，螺旋内齿圈拉刀粗切段切削齿的制造，需要磨削大量的粗切段切削齿。此外，多种切削齿形交叠在一起，造成磨削操作复杂，容易发生不同齿形的干涉破坏，而且加工周期冗长。另一方面，螺旋内齿圈拉刀的材料昂贵，毛坯制造和热处理周期长，成本高。因此，提高螺旋内齿圈拉刀的制造质量，降低废品率具有非常重要的经济效益意义。

当前，针对该种螺旋内齿圈拉刀的粗切段磨削制造方法研究很少。在实际生产中，工艺人员和操作人员都依据自身的工艺经验，并参照斜齿轮和普通拉刀的磨削方法来指定螺旋内齿圈拉刀粗切段的磨削工艺流程并规划相应的砂轮磨削路径。由于螺旋内齿圈拉刀粗切段复杂的齿形组合结构，当前加工方法对每一种齿形结构采用单独加工的策略以尽可能回避齿形的加工干涉，从而导致了磨削加工效率低下。同时，每种齿形的单独加工不但容易引入齿形间的加工误差，还导致各种切削齿加工精度的控制非常繁琐。而拉刀粗切段整体齿形精度的一致性不好，直接影响齿轮的拉削加工精度并严重缩短螺旋拉刀的使用寿命。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种螺旋内齿圈拉刀粗切段切削齿的磨削加工方法，通过优化的工艺流程和砂轮走刀路径来保证其制造精度，提高加工效率高，缩短制造周期。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种螺旋内齿圈拉刀粗切段切削齿的磨削加工方法，包括如下步骤，

步骤1，采用标准渐开线廓形的砂轮，对整个拉刀毛坯齿槽廓形的上半部分，通过砂轮往复走刀磨削，在径向施加进给量，完成齿顶圆切削齿齿顶半径以上部分廓形的磨削加工；所述的上半部分为齿顶倒角切削齿直径外的区域；

步骤2，依然采用步骤1中的砂轮廓型，对于螺旋内齿圈拉刀前半段的标准渐开线廓形切削齿进行往复磨削，直至达到指定精度要求；

步骤3，对步骤2结束后的砂轮廓形进行修整，改变为齿根修瘦渐开线廓形；采用此廓形的砂轮对齿根修瘦渐开线廓形切削齿沿着螺旋容屑槽的轨迹逐齿依次磨削，直至所有齿根修瘦渐开线廓形切削齿得到加工；

步骤4，将步骤3结束后的砂轮廓形修整为齿顶倒角切削齿对应的廓形，直接对螺旋内齿圈拉刀后半段的齿顶倒角切削齿通过往复磨削完成加工。

优选的，步骤1中，每次砂轮的走刀行程保持与刀具轴线等距，走刀行程长度伴随径向进刀而参照刀体锥度廓形逐渐增长。

优选的，步骤1中具体的加工范围和砂轮走刀路径模式如下，

1.1砂轮在拉刀刀体外，运动到刀具末端的对刀点位置；转1.2；

1.2砂轮沿拉刀的径向进给吃刀量；如果当前砂轮深度低于齿顶圆切削齿的最大外径，则退出齿槽到1.1中的径向位置，然后转1.4；否则转1.3；

1.3砂轮沿着当前齿槽的螺旋轨迹向往复磨削一次；砂轮运动行程长度为当前砂轮深度下所有与砂轮接触的切削齿的最小轴向位移，然后转1.2；

1.4如果所有齿槽都得到加工，则转1.5；否则，砂轮相对刀具沿螺旋容屑槽方向运动到相邻齿槽，转1.2；

1.5砂轮远离刀具，停止旋转，完成齿顶圆切削齿齿顶半径以上部分廓形的磨削。