[发明专利]一种盘形刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法

权利要求书

1.一种盘形刀具(1)制造正交直齿面齿轮(2)的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：建立坐标系、设定盘形刀具(1)初始位置、设定盘形刀具(1)运动规律、设计盘形刀具(1)、选用数控机床、编写数控程序、切制面齿轮(2)；

建立正交直齿面齿轮(2)的坐标系S₂(x₂y₂z₂O₂)，其中z₂与正交直齿面齿轮(2)的轴线重合，S₂的原点O₂到正交直齿面齿轮(2)节锥面的距离为r_ps，r_ps是假想渐开线产形轮分度圆的半径；建立辅助坐标系S_p(x_py_pz_pO_p)，其中x_p∥z₂，y_p∥y₂，z_p∥x₂，S_p相对S₂沿x₂、y₂、z₂平移；建立盘形刀具(1)坐标系S_c(x_cy_cz_cO_c)，其中S_c的原点O_c与S_p的原点O_p重合，y_c与y_p重合，S_c的原点O_c是盘形刀具(1)的中心，z_p与盘形刀具(1)的轴线重合，S_c在S_p中绕y_p旋转；

设定盘形刀具(1)初始位置包括三个距离和一个夹角，三个距离分别为：S_p相对S₂在x₂、y₂、z₂上的距离C_x、C_y、C_z，分别表示为：

C_x＝-0.25·π·m·cos²α+u₀·sinα-r_c·sinα₀，

C_y＝m·N₂/2，

C_z＝0.25·π·m·cosα·sinα+u₀·cosα+r_c·cosα₀-r_ps；

其中m是模数、α是压力角、r_c、u₀分别是盘形刀具(1)锥面产形线(5)与刀体平面产形线(4)的交点到盘形刀具(1)轴线和锥面产形线(5)中点的距离、α₀＝α_c-α，α_c是盘形刀具(1)锥面产形线(5)的倾角，等于锥面产形线(5)与刀体平面产形线(4)所夹的锐角、N₂是正交直齿面齿轮(2)的齿数；夹角为α₀，是S_c在S_p中绕y_p旋转的初始转角；

设定盘形刀具(1)运动规律包括三个平移位移和一个转角位移；三个平移分别为：S_P相对S₂在x₂、y₂、z₂上的平移，分别由位移X、Y、Z表示为：

其中转角位移是为S_c在S_p中绕y_p旋转的转角位移，是独立的加工参数，N_s是假想渐开线产形轮的齿数；

设计盘形刀具包括以下步骤：

①刀体平面产形线(4)与盘形刀具(1)的轴线垂直，长度为r_c，2.5m≤r_c≤4m；

②锥面产形线(5)与刀体平面产形线(4)相交于一点，该点到锥面产形线(5)中点的距离为u₀，且u₀＝1.25m/cosα_c，锥面产形线(5)与刀体平面产形线(4)所夹锐角为α_c，15°≤α_c≤45°；

③锥面产形线(5)中点到盘形刀具(1)坐标平面x_cO_cy_c的距离为0.25πm；

④盘形刀具(1)分为单侧锥面和双侧锥面两种情况，单侧锥面情况中的盘形刀具(1)产形面由以下直线构成：过盘形刀具(1)中心且与锥面产形线(5)相交且与刀体平面产形线(4)平行的直线、刀体平面产形线(4)、锥面产形线(5)；双侧锥面情况中的盘形刀具(1)产形面由以下直线构成：刀体平面产形线(4)、锥面产形线(5)和这两条直线以坐标平面x_cO_cy_c为对称面的镜像线；

⑤盘形刀具分为切削刀具和磨削刀具，切削刀具制作方式是：令刀具产形面绕盘形刀具(1)轴线Z_c旋转360度，并在锥面上均匀开制8-12个排屑槽，并使主切削刃沿盘形刀具(1)径向分布；磨削刀具制作方式是：令刀具产形面绕其盘形刀具(1)轴线Z_c旋转360度，并在锥面上覆盖磨料；

⑥根据步骤①～⑤盘形刀具的锥面方程可表示为：

其中ψ_c是锥面产形线(5)旋转的角度，u是切削刃上动点到定点的距离；

⑦根据盘形刀具(1)初始位置、盘形刀具(1)运动规律和盘形刀具(1)的锥面方程，则盘形刀具(1)锥面在S2中的锥面族为：