球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切齿法与机床

摘要

本发明公开了一种球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切齿法与机床。切齿法包括圆弧刀刃共轭展成法与包络法。实施圆弧刀刃共轭展成法刀轴、齿坯轴以回转角速度(ω0)、(ω1)定向回转，刀刃进入切削，摇台轴按ω＝ω1sinδb回转，保证齿坯基圆锥与球面大圆平面成纯滚动，完成加工球面渐开线齿形的齿面；具有实轴的摇台轴由伺服电机驱动回转，没有实轴的摇台轴，由坐标系y、z向合成运动形成以回转角速度(ω)的摇台轴运转。实施包络法时采用短圆弧、甚至为一个点刀刃的刀齿；在生成齿面的圆弧线AC上取k个点，每一次切削即形成齿面上的一条螺旋线，设每次切削切齿刀盘圆弧进给角度δθ，依次进给k次即包络展成由k条螺旋线构成的齿面。三轴、四轴联动数控切齿机床实施切齿法。

主权项

1.一种球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切齿法，其特征是该切齿法为采用圆弧刀刃共轭展成法，具有以下技术特征：1)该切齿法采用的切齿机由刀轴(O₀)、摇台轴(0)、齿坯轴(O₁)按照一定的位置关系布置构成，摇台轴(0)与齿坯轴(O₁)相交，并调节相交位置和交角，安装切齿刀盘(7)的刀轴(O₀)位于摇台轴(0)上并与摇台轴(0)平行；摇台轴(0)是一根实轴，或者由两个运动合成完成其基本作用；刀轴(O₀)与摇台轴(0)相对位置改变，用以实现刀位q的调整，使其与刀盘半径R合理匹配；安装在刀轴(O₀)上的切齿刀盘端面(T)与摇台端面即假想球面大圆平面(Q)相重合，刀轴(O₀)的轴线距摇台轴(0)的轴线为刀位q；齿坯轴(O₁)的轴线与摇台轴(0)的轴线相交，并以齿坯的基锥角δ_b与假想球面大圆平面(Q)、切齿刀盘端面(T)相交；对于不同的粗、精切削需要，调整刀刃与工件的相对位置，使其按照正确运动轨迹进行齿面切削；对于精切的圆弧刀刃刀齿尾端W对应切削齿轮齿根，对于按包络法切削齿面的理论上只有一点参与齿面成形的刀齿，确保每一次切削的进刀位置，并最终切削齿轮齿根，形成具有正确齿面的齿轮；2)按q＝R调整机床摇台轴(0)回转角速度ω、刀轴(O₀)回转角速度ω₀及齿坯轴(O₁)回转角速度ω₁，两轴回转角速度的关系为ω₀＝2ω₁sinδ_b，其中：q.刀轴(O₀)轴线距摇台轴(0)轴线的距离即刀位，R.刀齿安装在刀盘端面中圆弧上的回转半径，δ_b.基锥角；3)按初始相位角θ₁调整刀齿位置；4)按Δθ＝θ₁-θ₂确定切削工作行程角度，θ₂为切削结束时刀轴(O₀)的相位角；5)机床工作时刀轴(O₀)、齿坯轴(O₁)始终以数值为ω₀的回转角速度、数值为ω1的回转角速度定向回转，当圆弧刀刃进入切削时，摇台轴(0)按ω＝ω₁sinδ_b回转，其中ω为球面大圆平面(Q)即摇台的回转角速度，ω₁为齿坯回转角速度，保证齿坯按基圆锥与球面大圆平面(Q)构成纯滚动，完成加工具有球面渐开线齿形的齿面；对于具有实轴的摇台轴(0)直接由驱动装置驱动回转，对于运动合成的摇台轴(0)的运动，由坐标系中y、z向合成运动形成以数值为ω回转角速度的摇台轴(0)运转，完成齿面精车；6)切削终了时摇台轴(0)反向回转，使刀盘中心返回至初始位置，即退刀由摇台轴(0)反转实现，回转角速度为ω_r，刀轴(O₀)在退刀时的回转角速度为ωo_r时，刀轴(O₀)满足其中：N.刀齿数，M.切削间隔齿数，z.齿轮齿数，Δθ.切削区公转角度，一个刀齿间隔过去后，刀轴(O₀)恢复角速度ω₀直到下一刀齿在正确分度后进入切削过程，进行下一齿面精切；7)通过刀盘上刀齿的配置和机床运动的控制一次安装齿坯将齿面全部正确切出。