[发明专利]一种平面包络磨齿方法及磨齿机

说明书

本发明是一种采用平面包络原理制造大模数、大直径、硬齿面、直齿圆柱齿轮磨齿方法及实现该方法的磨齿机。

通过现有专利检索表明，国内外尚无与本发明类似的专利和产品，本发明采用了我国的专利CN-85101981.1作为工件齿轮的精密分度装置的元件。

与本发明最接近的现有技术是欧洲专利局专利：EPO-180747。

据现有资料，目前世界上最大的齿轮磨床为瑞士MAAG公司的HSS-460B齿轮磨床，其最大加工齿轮直径为4734mm;最大模数为36mm;我国所拥有的最大齿轮磨床为某厂60年代进口的一台MAAG    HSS-360齿轮磨床，其加工齿轮最大直径为3600mm，最大模数为20mm。目前工业设备日益向大型化方向发展，为了提高承载能力和延长使用寿命，普遍采用硬齿面，因而急需大型硬齿面齿轮的精加工设备。

现有齿轮磨床（包括已公开的现有专利）均采用展成法加工，机床所需传动链长，要保证加工精度，对传动件精度要求很高，因此成本十分昂贵。另一方面，现有齿轮磨床的基本设计思想是力图加工出标准渐开线齿面，但工业实践证明，当考虑齿轮在传动时的弹性变形和热变形以及齿轮制造和安装等误差，为了减少动载荷、冲击、干涉和降低传动噪声，必须相应地对齿廓修形。为了磨出修形齿廓，现有齿轮磨床的砂轮修整方式比较复杂，而且耗费较多工时。此外，现在生产的齿轮精度测量仪可测量的尺寸范围有限，齿轮的最大基圆直径为1900mm（如MAAGSP-200）。

本发明的目的是为了解决上述存在的大型齿轮加工和检测的困难问题，将加工机床与精度检测设备溶为一体，构成一个不可分割的工艺系统。并且能比较方便地满足各种不同齿廓修形的要求;为此提出一种采用平面包络磨齿方法及磨齿机的技术方案。

本发明的磨齿方法是：让磨轮的工作面围绕一固定的与磨轮平面平行的轴线回转（参看附图1），其回转半径为P，在包络过程中，保持P＝R±△R的数学关系，其中R为一常量，△R为一微小变量，按照给定的齿廓曲线及其加工精度要求，通过离散化计算，可求得一系列与任意摆动角θ_i相对应的△R_i。

磨轮工作面的固定回转中心O（附图1）相对于齿轮的座标位置和定半径R，是采用计算机辅助设计优化方法，按照给定的齿廓曲线及其加工精度要求，经过优化计算求得的（参看附图4）。

这样，在齿廓包络过程中，在磨轮工作平面围绕中心O，以定半径R作简单回转运动的同时，附加一个△R的补充径向移动。补充位移△R是通过数控系统来实现的。

本发明的磨削方法的另一特点是使磨轮〔5〕的平面与齿廓有一段长度可控制的接触线（参看附图2），这样，从齿的一端开始沿齿长方向逐段包络出全齿长（实际加工时相邻段均有一定的重叠）。采用这种磨齿方式的特点是：可以按照齿长方向齿面修形的要求，使磨轮沿齿长方向每移动一段距离，逐渐微量改变定半径R的数值，来形成沿齿长方向的修形齿面。

传统磨齿机所采用的齿面形成方法主要是展成法，展成运动是由工件在假想的工具齿条上作无齿侧间隙的滚动来实现的。为了磨出整个齿面，作为工具齿条上的一个“齿”的磨轮，必须作旋转运动（磨削作用）和直线往复运动（以便在整个齿长上形成齿面）。磨轮工作面与齿面的接触区很小，理论上是一个点（参看附图3），这极大地影响到齿面形成的生产率和表面粗糙度。

传统磨齿方法还有一个难题，按渐开线展成原理，当展成运动中工件作等速转动时，齿根部齿廓展成速度较慢，齿顶部齿廓展成速度转快，这样就造成了轮齿顶部齿面粗糙度大，表面质量差。由定速比传动链完成的展成运动，使齿根处展成速度较慢而在齿顶处较快，这一矛盾在现有齿轮加工机床上是无法克服的。为了解决上述问题，本发明的特征在于采用一条长度可控制的窄带形磨削接触区，沿齿廓方向往复运动，形成连续的齿廓曲面（附图2），又可以保证包络速度比较均匀，也可以按实际需要对齿廓任何一点的包络速度进行调节和控制。