[发明专利]一种弧齿锥齿轮的全工序加工方法

说明书

本发明公开了一种弧齿锥齿轮的全工序加工方法，包括如下步骤：1)给定大轮齿面；2)设计齿轮副的接触特性目标；3)确定大轮齿面相关参数；4)确定小轮目标齿面参数；5)确定小轮使用频率较高一面的加工参数；6)确定小轮另外一面的加工参数；7)完成小轮齿面的展成。解决了现有技术的全工序加工方法将摇台结构机床的调整参数等效转换到Free‑form式CNC机床上，不利于制造出啮合性能良好的齿面的问题。本发明是直接面向Free‑form式CNC机床的四轴联动全工序加工方法，能够保证加工出设计齿面的同时加工出设计齿深,加工出的弧齿锥齿轮的啮合性能良好。

技术领域

本发明涉及弧齿锥齿轮技术领域，尤其涉及一种弧齿锥齿轮的全工序加工方法。

背景技术

五刀法是传统的弧齿锥齿轮加工方法，生产线由五道工序完成，即大轮粗切、大轮精切、小轮粗切、小轮凹面精切、小轮凸面精切，一个生产线由五台机床、五个刀盘构成。上述方法存在以下问题：小轮精加工中凹面和凸面是分开的，齿根部分难以做到圆滑过渡，会形成台阶，影响轮齿强度；再者，一套齿轮需装卸五次，效率低；机床、刀具品种多，不利于管理。

为了提高生产效率和产品质量，现在逐渐采用全工序法加工弧齿锥齿轮。全工序法生产线只需要两台机床，即大轮粗精切、小轮粗精切。大、小轮均采用双面刀盘加工，只用一个刀盘同时完成凹面和凸面的切削，齿根过渡较平滑，增强齿轮强度；一套齿轮只需装卸两次，提高效率，减少人为操作误差，提高了加工精度和产品一致性。因此，相比传统的五刀法，全工序法有生产效率高、成本低、加工精度高、齿轮强度高等优点。

但是，由于全工序法加工小轮是用一把刀盘同时切削凹面和凸面，机床加工运动会同时影响两面的齿面形式，所以全工序法对齿轮副啮合性能的保证比五刀法约束多、难度大。

现有全工序加工方法主要有如下局限性：

(1)虽然Free-form式CNC机床已经大量使用，但是目前对全工序法的加工思想都是基于传统的摇台结构机床，只是把摇台结构机床的调整参数等效转换到Free-form式CNC机床上，加工思想仍然局限在摇台结构机床上，不能用充分利用Free-form式CNC机床的潜能，也不利于制造出啮合性能良好的齿面；

(2)把带刀倾机构的摇台结构机床等效转换到Free-form式CNC机床都需要五轴联动加工，但是工件摆动轴的制造较困难，运动精度也很难保证；

(3)等效转换方法在齿深控制方面需要进行优化处理；

(4)目前对全工序法齿面能够准确保证的只有齿面上接触斑点中心的一阶参数和二阶参数，全工序法齿轮副的啮合性能比五刀法要差，因此全工序法弧齿锥齿轮的啮合性能有待改善。

发明内容

本发明的目的在于提供一种弧齿锥齿轮的全工序加工方法，解决了现有技术的全工序加工方法将摇台结构机床的调整参数等效转换到Free-form式CNC机床上，不利于制造出啮合性能良好的齿面的问题。本发明是直接面向Free-form式CNC机床的四轴联动全工序加工方法，能够保证加工出设计齿面的同时加工出设计齿深,加工出的弧齿锥齿轮的啮合性能良好。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种弧齿锥齿轮的全工序加工方法，包括以下步骤：

步骤1)、给定大轮齿面：给定大轮刀具尺寸参数和大轮机床调整参数，确定大轮齿面；

步骤2)、预设齿轮副的接触特性目标：对大轮使用频率较高的一面和小轮使用频率较高的一面，预设传递规律函数、接触迹线形状、接触迹线位置和接触斑点中心处瞬时接触椭圆长轴长度；对大轮另一面和小轮另一面，预设接触斑点中心位置、接触迹线方向、接触斑点中心处的瞬时接触椭圆长轴长度和接触斑点中心处的角加速度；