[发明专利]一种无空刀槽的双圆弧人字齿轮设计及加工方法

权利要求书

1.一种无空刀槽的双圆弧人字齿轮设计及加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)根据被加工齿轮参数设计双圆弧齿形；

步骤(1)中的双圆弧齿形包括齿顶凸齿齿廓、齿腰过渡齿廓、齿根凹齿齿廓和齿底齿廓；

设双圆弧基准齿形坐标为(x_c，y_c)，则各段齿廓的表达式如下：

1)齿顶凸齿齿廓为：

其中，l_a为凸齿齿廓圆心移距量，x_a为凸齿齿廓圆心移距量，ρ_a为凸齿齿廓圆弧半径，h_a为齿顶高；

2)齿腰过渡齿廓为：

其中，r_j为过渡圆弧半径，h_ja为过渡圆弧和凸齿圆弧的切点到节线的距离，h_jf为过渡圆弧和凹齿圆弧的交点到节线的距离，δ₁为凸齿工艺角；

3)齿根凹齿齿廓为：

其中，l_f为凹齿齿廓圆心移距量，x_f为凹齿齿廓圆心移距量，ρ_f为凹齿齿廓圆弧半径，h_g为齿根圆弧和凹齿圆弧的切点到节线的距离；

4)齿底齿廓为：

其中，h_f为齿根高，r_g为齿底圆弧半径；(2)根据双圆弧齿形设计齿面成形加工刀具的廓形；

(3)确定轮齿中间基准过渡圆弧参数；

所述轮齿中间基准过渡圆弧为在节平面内与人字齿轮上下旋向相反齿线相切的圆弧，所述轮齿中间基准过渡圆弧的曲率半径大于加工刀具半径且大于等于端面模数；

在所述轮齿中间基准过渡圆弧的曲率半径的基础上对人字齿轮的凹、凸面圆角半径进行修正以避免圆角轮齿干涉，分别得到凹、凸面圆角曲率半径；

(4)利用加工刀具对人字齿轮齿槽两侧齿面进行加工，确定刀心运动轨迹；

对于凹齿面和凸齿面中的过渡圆角，将对应的曲线分成若干个逼近线段进行离散加工；

(5)确定分齿加工方案。

2.根据权利要求1所述的无空刀槽的双圆弧人字齿轮设计及加工方法，其特征在于，步骤(2)的计齿面成形加工刀具为立铣刀，设铣刀轴线向量为立铣刀回转面与圆弧齿轮螺旋齿面的接触线满足：

其中，分别为齿轮齿面的径矢和法矢，为齿面一点与刀具回转面接触时的齿轮转角，x_s、y_s、z_s为固定坐标系中径矢的坐标分量，n_xs、n_ys、n_zs为固定坐标系中法矢的坐标分量，n_xc、n_yc、n_zc为齿轮运动坐标系中的齿面法矢分量，β为螺旋角。

3.根据权利要求2所述的无空刀槽的双圆弧人字齿轮设计及加工方法，其特征在于，步骤(4)中的确定刀心轨迹如下：

1)直齿线齿面加工

齿宽方向运动：ΔY＝b/2+ΔL-(ρ±r_c±0.1m_t)sinβ

齿轮回转运动：

其中，b为齿宽，r_c为刀具名义半径，ΔL为顶部越程量，r_p为分度圆半径，加工凸面取“+”号，凹面取“-”号；

2)过渡圆角加工

以固定圆心角Δθ为步长，分N段直线逼近人字齿过渡圆角进行离散加工，即则

齿宽方向运动：ΔY_i＝(ρ±r_c±0.1m_t)(sinθ_i-sinθ_i-1)

齿轮回转运动：

其中，θ取值范围[β，-β]，i＝1、2、...、N。

4.根据权利要求1所述的无空刀槽的双圆弧人字齿轮设计及加工方法，其特征在于，步骤(5)确定分齿加工方案，采用跨齿分度，跨齿数为质数且与齿数无公约数。