[发明专利]一种剖分式等基圆锥齿轮切齿运动轨迹计算方法

说明书

一种剖分式等基圆锥齿轮切齿运动轨迹计算方法，本方案是基于等基圆曲线齿锥齿轮理论，根据其齿面成形特点，首先建立剖分体切齿加工坐标系，分析齿面每个瞬时的刀具位置姿态，通过刀轴矢量、刀心坐标求解及其坐标变换，得到了轮坯坐标系下的刀位。其次，结合通用机床的结构布局、以及剖分轮坯与机床的安装位置关系，计算切齿加工中每一个瞬时的刀位，再通过后置处理，最终得到了数控切齿时机床运动坐标的表达函数。本发明改变了了在通用数控机床上，当等基圆锥齿轮剖分轮坯的回转中心落在机床之外，无法与机床的某一回转轴线重合时，无法进行加工的问题。

技术领域

本发明涉及一种锥齿轮切齿方法，尤其是涉及一种剖分式等基圆锥齿轮切齿运动轨迹计算方法。

背景技术

特大型锥齿轮是大型重点装备的关键零部件，在国民经济和国防建设中具有不可替代性。目前，大型重点装备中所用的特大型锥齿轮均为直齿锥齿轮。齿轮副的大轮直径大于3000mm以上时，由于其整体轮坯结构特点呈现为环形薄壁件，所以其整体式大轮结构刚性差，加工、运输、装配等环节容易变形，且整体加工常受限于现有制齿设备规格，加工后难以进行公路、铁路运输等，所以，现有特大型直齿锥齿轮的大轮常采用剖分式结构。与曲线齿锥齿轮相比较，直齿锥齿轮承载能力弱、传动平稳性差、冲击大、噪音高，采用剖分式曲线齿锥齿轮替代现有的剖分式直齿锥齿轮，已是行业发展、产业升级的重要方向。

等基圆锥齿轮是我国特有的一种曲线齿锥齿轮，大、小轮均可使用指形铣刀成形加工，所用机床结构简单且多为通用机床，刀具价格低廉，两轴联动即可实现加工，其剖分后单齿加工较易于实现。此外，等基圆锥齿轮螺旋角较小，适于沿齿槽方向对其剖分。因此，剖分式等基圆锥齿轮是替代现有特大型剖分式直齿锥齿轮的理想曲线齿锥齿轮。

现有的等基圆曲线齿锥齿轮切齿理论基于其整体加工而言，加工中齿轮的回转中心必定与机床的某一回转轴重合，这样才能完成切齿运动及切齿时的分度运动。针对特大型等基圆曲线齿锥齿轮，现有机床设备无法加工时，将轮坯进行剖分，然后在较小规格的机床上进行切齿加工时，轮坯剖分体的回转中心不会与机床的某一回转轴重合，原有的切齿运动控制理论显然已经无法适用，并且切齿中的分齿运动已经无法轻松实现。

发明内容

本发明的目的是为解决在通用数控机床上，当等基圆锥齿轮剖分轮坯的回转中心落在机床之外，无法与机床的某一回转轴线重合时，机床无法进行加工的问题，提供一种剖分式等基圆锥齿轮切齿加工方法。

本发明为解决上述技术问题的不足，所采用的技术方案是：

一种剖分式等基圆锥齿轮切齿运动轨迹计算方法，包括如下步骤：

步骤1：将相互啮合的一对特大型等基圆锥齿轮的大轮划分为若干锥齿轮剖分体，建立轮坯坐标系和空间固定坐标系，定义轮坯坐标系轴和空间固定坐标系轴的夹角为e

定义被加工的第k个左旋凹齿面的夹角e＝e_mkl，

定义被加工的第k个左旋凸齿面的夹角e＝e_nkl，

定义被加工的第k个右旋凹齿面的夹角e＝e_mkr，

定义被加工的第k个右旋凸齿面的夹角e＝e_nkr，

式(01)～(04)中，“±”在沿逆时针方向依次加工齿面时取“+”，“在沿顺时针方向依次切齿时取“-”；

k＝1,2,3...,

z为锥齿轮齿数；