[发明专利]球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切齿法与机床

说明书

技术领域

本发明涉及一种加工弧齿锥齿轮的装置及切齿加工方法，更具体地说，它涉及一种加工球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切齿法与机床。

背景技术

锥齿轮是传递相交轴运动与动力的重要传动元件。理论上一对正确共轭传动的锥齿轮，两齿轮锥顶同在一点，齿面上只有和锥顶等距离的点才能互相接触，即共轭的齿形上各点必然在同一球面上，因此锥齿轮的齿面廓形应是球面渐开线。但是，球面渐开线不能在平面中展开，理论上的球面渐开线齿形由于历来人们认为其计算复杂、制造困难，退而采用工程近似方法设计制造螺旋锥齿轮。典型的是美国格里森(GLEASON)收缩齿制弧齿锥齿轮，获得广泛应用。但是，由于现行切齿法切制的弧齿锥齿轮均不能获得球面渐开线齿形，因而存在许多无法克服的弊病。诸如：瞬时速比不能恒定，传动夹角变动影响接触区敏感，接触区调整困难，加工齿轮不可互换等等。为此，中国发明专利申请号为200610017213.0，申请日为2006.09.27日，公开号为CN101152677A，公开日为2008.04.02日，发明名称为“球面渐开线齿形收缩齿制弧齿锥齿轮的切齿方法”提出了可以切制球面渐开线齿形收缩齿制弧齿锥齿轮的切齿方法。这一方法可解决传统上弧齿锥齿轮齿形无法获得球面渐开线齿形的问题。但是作为新的螺旋锥齿轮切齿技术方法在运动实现、刀盘、切齿方法等方面需要完善、充实和提高。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服了现有技术存在的问题，提供了一种球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切齿法。同时也提供了两种实施球面渐开线齿形弧齿锥齿轮切齿法的机床和应用在该机床上的刀盘与刀齿。

为解决上述技术问题，本发明是采用了如下技术方案实现的：第一种切齿法为采用圆弧刀刃共轭展成法，该切齿法的技术方案具有以下技术特征：

1)该切齿法采用的切齿机由刀轴、摇台轴、齿坯轴按照一定的位置关系布置构成，摇台轴与齿坯轴相交，相交位置和交角可以调节，安装切齿刀盘的刀轴位于摇台轴上并与摇台轴平行；摇台轴是一根实轴，或者由两个运动合成完成其基本作用；刀轴与摇台轴相对位置改变，用以实现刀位q的调整，使其与刀盘半径R合理匹配；安装在刀轴上的切齿刀盘端面与摇台端面即假想球面大圆平面相重合，刀轴的轴线距摇台轴的轴线为刀位q；齿坯轴的轴线与摇台轴的轴线相交，并以齿坯的基锥角δ_b与球面大圆平面、切齿刀盘端面相交；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调整机床摇台轴回转角速度ω、刀轴回转角速度ω₀及齿坯轴回转角速度ω₁，两轴回转角速度的关系为ω₀＝2ω₁sinδ_b，其中：q.刀轴轴线距摇台轴轴线的距离即刀位，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为切削结束时刀轴的相位角。

5)机床工作时刀轴、齿坯轴以数值为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，摇台轴按ω＝ω₁sinδ_b回转，其中ω为球面大圆平面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直接由驱动装置驱动回转，对于运动合成的摇台轴的运动，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运转，完成齿面精车。

6)切削终了时摇台轴反向回转，使刀盘中心返回至初始位置，即退刀由摇台轴反转实现，回转角速度为ω_r，刀轴在退刀时的回转角速度为ω_or时，刀轴满足其中：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，刀轴恢复角速度为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。