[发明专利]一种盘形刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法

说明书

本发明涉及齿轮制造领域，公开了一种盘形刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法，包括以下步骤：建立坐标系、设定盘形刀具初始位置、设定盘形刀具运动规律、设计盘形刀具、选用数控机床、编写数控程序、切制面齿轮。盘形刀具初始位置和运动规律确定了盘形刀具相对正交直齿面齿轮的运动过程，除切削运动之外，只需盘形刀具转动而正交直齿面齿轮只需做分度运动，应用三轴联动的五轴数控机床即可实现加工过程。盘形刀具的产形线均为直线，刀具结构简单易制造和修整。对于模数为6.35mm齿数为160的正交直齿面齿轮，齿面偏差仅有82.6μm，不到格里森平面刀具加工面齿轮的齿面偏差的十分之一，齿面精度得到大幅提高。该方法不仅可用于切齿加工，还可用于磨齿加工。

技术领域

本发明涉及齿轮制造领域，具体地涉及一种盘形刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法。

背景技术

正交直齿面齿轮与渐开线圆柱齿轮啮合，它们的轴线相交且夹角为直角。当转动渐开线圆柱齿轮，其渐开线曲面在正交直齿面齿轮上包络出正交直齿面齿轮的齿形曲面。正交直齿面齿轮的现有加工方法均基于这种啮合过程的模拟，其加工方法主要分为两大类：其一为线接触加工方法，如用与渐开线圆柱齿轮相同的插齿刀加工正交直齿面齿轮(F.L.Litvin,Handbook on face gear drives with a spur involute pinion,2000,NASA/CR-2000-209909)，插齿加工效率不高，齿面质量低，由于正交直齿面齿轮一般用于高速重载场合，插齿不能满足正交直齿面齿轮的加工质量要求。另一种线接触加工方法是格里森的平面刀具刀具加工方法(US20120099939A1,CN103264198A)，刀具与工件的接触线基本沿齿宽方向，但会引入较大的齿面偏差，降低了正交直齿面齿轮啮合传动的动态品质。第二类加工方法为点接触加工方法，如蜗杆刀具(US006146253A)、渐开线碟形刀具(CN103530458A,CN106238830A)，蜗杆刀具虽然能够实现连续分度，加工效率较高，但刀具极其复杂，渐开线碟形刀具简单，但由于单齿分度，需要齿高齿向双向进给，效率极低，对于点接触加工的另一突出问题是刀具的产形线是渐开线圆柱齿轮的渐开线，因此渐开线圆柱齿轮的参数如齿数、模数、压力角有少许变化，就得重新设计、制造和修整刀具，换言之刀具不具备通用性。

针对以上线接触加工方法效率不高、齿面质量、精度低和点接触法加工中刀具复杂、不能通用等问题，提出一种盘形刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法，其中刀具产形线均为直线，与圆柱齿轮的渐开线无关，因此刀具结构简单且；且刀具与被加工的正交直齿面齿轮的齿面还是线接触的，因此加工效率高；在现有的三联动5轴数控机床上即可实现对工件的加工，并且运动规律极其简单；另外所加工的齿面偏差极小。阐述了这种加工方法中的运动规律、刀具、数控程序等问题。

发明内容

为解决以上技术问题，本发明提供一种盘形刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种盘形刀具制造正交直齿面齿轮的加工方法，包括以下步骤：建立坐标系、设定盘形刀具初始位置、设定盘形刀具运动规律、设计盘形刀具、选用数控机床、编写数控程序、切制面齿轮。