[发明专利]一种圆弧齿线齿轮加工方法

权利要求书

1.一种圆弧齿线齿轮加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

采用圆弧铣刀盘对圆弧齿线齿轮加工，使圆弧铣刀盘轴线与工件轴线垂直，并位于工件宽度方向的中截面上，以加工出对称的轮齿；圆弧铣刀盘的刀齿绕回转轴旋转形成切削锥面，铣刀盘是具有一定的刀倾角，刀齿旋转的运动是切削的主运动；铣刀盘在旋转的同时，铣刀盘中心也绕着摆动中心作摆动，同时工件按照滚比关系进行转动，铣刀盘中心的摆动和工件转动形成展成运动；铣刀盘正转切削出完整的一个齿槽后，铣刀盘主轴进行让刀，分度机构将工件转动一个齿距，铣刀盘和工件进行返程展成，再次切削下一个齿槽，直至加工出所有的轮齿；

所述的圆弧铣刀盘刀齿的齿形的展成运动关系为：

S_d(x_d,y_d,z_d)为假想插齿刀参考坐标系，S_s(x_s，y_s，z_s)为假想插齿刀坐标，与渐开线齿轮的展成原理相同，齿条刀坐标系S_c(x_c，y_c，z_c)移动的同时，假想插齿刀转动r_ps为假想插齿刀的节圆半径；根据平面啮合理论，在过S_c坐标系原点O_c的齿条刀法截面x_cy_c内，齿条刀上任意点(x_c，y_c)与瞬心的连线与齿条刀的法矢平行；在S_c中，齿条刀和假想插齿刀的啮合方程表示为：

式中，x_c,y_c为齿条刀位置矢量的分量，n_xc，n_yc为齿条刀法向矢量的两个分量，从而得到假想插齿刀的加工转角：

将齿条刀的位置矢量变换到S_s坐标系中，得到铣刀盘刀齿齿廓的位置矢量和单位法向矢量为：

式中，r_ps为假想插齿刀的节圆半径，为假想插齿刀的加工转角；

所述的圆弧铣刀盘刀齿的齿形是由曲线刃和刀顶圆弧组成的，曲线刃的基本齿形为渐开线，是通过齿条刀展成的渐开线齿形，进一步进行齿廓修形；刀顶圆弧是连接工作齿廓和刀顶刃，根据刀顶圆弧和渐开线的连续相切条件计算出圆弧的圆心位置和半径；将铣刀盘倾斜后，改善节点处铣刀盘的内、外刀齿形的压力角；

所述的齿条刀坐标系为S_c(x_c,y_c,z_c)，左侧直线刃坐标系为S_pl(x_pl,y_pl,z_pl)和右侧直线刃坐标系为S_pr(x_pr,y_pr,z_pr)；

在S_c坐标系中，齿条刀的位置矢量表示为

法向矢量表示为

式中，α_n为齿条刀法向压力角，u_s为直线切削刃上的位置参数，a_p为抛物线修形系数，a_m＝0.25m_n为齿槽宽的一半，m_n为齿轮法向模数；

曲线刃和刀顶刃之间用刀顶圆弧连接，其中曲线刃是用来展成工件的工作齿面，而刀顶圆弧是加工过渡曲面；将铣刀盘的刀顶圆弧设计为单圆弧形状，使得刀顶圆角半径最大；圆弧中心E₀在两侧齿宽的对称中心上，刀顶圆弧与曲线刃的交点为E₁，圆弧最高点为E₂，刀顶圆弧的参数是根据以下条件确定的：

1)刀顶圆弧和曲线刃在E₁点连续相切；

2)E₂为刀顶圆弧的最高点，假想插齿刀的齿顶圆半径r_as＝r_ps+1.25m_n，r_ps为假想插齿刀的节圆半径，m_n为齿轮法向模数；得到如下的方程组：

式中，θ_f为圆弧的角度参数，X_f为圆弧中心的位置参数，r₀为圆弧半径；第一个矢量方程表示在E₁点连续，第二个方程表示在E₁点的法矢相等，第三个方程为刀顶圆弧最高点条件,上述方程组共有四个非线性方程，且未知数为θ_f,X_f,r₀，u_s，因而方程有解，从而获得刀顶圆弧的参数。