[发明专利]一种考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工方法

权利要求书

1.一种考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工方法，其特征在于，包括：

S01：根据待加工齿轮工件参数，选择刀具，确定刀具直径和刀具切削刃长度；

S02：采用偏心铣削方式进行加工，确定刀具轴线相对于齿轮轴线的动态偏心量e_i；

S03：根据齿轮的齿面主要啮合区域的精度要求，通过构建齿廓方向走刀步长公式，求解走刀步长沿齿廓方向的最大间距Δl_max、两个刀位点的相邻步长间距Δl_i以及齿面上各刀位点对应的渐开线展开角度u_i，构建渐开线齿廓展开角度与齿面残高差之间的曲线方程Δt_i＝f(Δu_i)，最终确定加工刀位点；

S04：根据刀位点规划走刀路径。

2.根据权利要求1所述的考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工方法，其特征在于，所述步骤S01中，对于中小模数渐开线圆柱齿轮选用立铣刀或棒铣刀，对于大模数渐开线圆柱齿轮选用圆锥盘形铣刀或棒铣刀。

3.根据权利要求2所述的考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工方法，其特征在于，所述步骤S01中，刀具直径D_t≥φ10mm，刀刃长度L_t≥20mm。

4.根据权利要求1所述的考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工方法，其特征在于，所述偏心量e_i的计算公式为：

式中，r_b为齿轮基圆半径；σ₀为基圆齿槽半角；u_i为齿面上各刀位点对应的渐开线展开角度；为与齿轮固连的回转工作台转动角度，且D_t为刀具直径。

5.根据权利要求1所述的考虑齿面精度特性的渐开线圆柱齿轮包络铣削加工方法，其特征在于，所述S03步骤具体为：

S03.1将刀具沿齿轮齿廓方向的刀位点等分成n等份，齿面上各刀位点按照抛物线方程分布，设走刀步长沿齿廓方向的最大间距为Δl_max，最小间距为Δl_min＝Δl_max/5，两个刀位点的相邻步长间距为Δl_i，刀具沿齿廓方向的走刀步长满足下式：

S03.2根据给定的齿轮工件，得到齿面渐开线沿径向高度为H，由公式(3)可以求解出走刀步长沿齿廓方向的最大间距Δl_max：

S03.3将S03.2步骤中求解得到的Δl_max代入公式(2)中，遍历走刀数目i∈[0,n]，依次得到齿面上各刀位点对应的的步长间距为Δl_i；

S03.4已知Δl_max和当前走刀数目i，由公式(4)，得到抛物线方程上每一个刀位点(x_p，y_p)对应的齿面上渐开线展开角度u_i：

式中，r_f为齿根圆半径；r_b为基圆半径；σ₀为基圆齿槽半角；

S03.5假设渐开线上两个相邻的刀位点A和B的坐标分别为(x_A,y_A)和(x_B,y_B)，A和B相交于C点，则C点为相邻刀位点之间的最大残高差，假设C点坐标为(x_C,y_C)，假设渐开线上两个相邻的刀位点A和B的斜率分别为k_A和k_B，由A、B、C三点的几何关系可得到下式：

由渐开渐的特性可知，渐开线上两个相邻的刀位点A和B的斜率k_A和k_B分别为：

式中，u_A和u_B分别为两个相邻的刀位点A和B的渐开线展开角度；

且两个相邻的刀位点A和B的渐开线方程分别为：

将公式(6)(7)(8)代入公式(5)中可以得到C点坐标(x_C,y_C)，

计算C点的残高差：

根据公式(9)，可以依次得到相邻刀位点之间的齿面残高差Δt_i，由已知的渐开线齿廓展开角度Δu_i，构建出渐开线齿廓展开角度Δu_i与齿面残高差Δt_i之间的曲线方程为：

Δt_i＝f(Δu_i) 式(10)

S03.6根据渐开线齿廓展开角度Δu_i与齿面残高差Δt_i之间的曲线方程，确定加工刀位点。