[发明专利]一种用于直齿插齿刀优化设计的方法

说明书

技术领域

本发明涉及直齿插齿刀，是一种用于直齿插齿刀优化设计的方法。属于机械 加工领域。

背景技术

齿轮机构是传动机构的重要组成部分，是应用最广的一种传动形式。某产品 行星齿轮减速机构，是该产品光学变焦系统的核心部件，鉴于光学控制装置结构 的特点，其行星齿轮零件的结构尺寸很小，精度要求很高均为6级，加工难度较 大。由于受到该产品零件结构的限制，标准直齿插齿刀无法对其实施加工，只能 设计符合该类齿轮零件加工的专用直齿插齿刀。

直齿插齿刀是利用展成法在插齿机上加工齿轮的刀具，直齿插齿刀的精度是 影响齿轮工作平稳性精度的主要因素。直齿插齿刀设计涉及大量的空间啮合计 算、超越方程的计算及图形处理，设计校验非常复杂繁琐。又因行星齿轮的传动 特点，设计时需对内齿轮加工过程校验，还需对行星齿轮组啮合时是否发生过渡 曲线干涉进行验算，导致直齿插齿刀设计校验更加复杂繁琐。传统的设计只能采 用比较粗糙的近似设计法，反复循环试算，设计效率低、易出错，不能进行参数 优化。此外，齿轮刀具制造周期长，制造成本高，如因计算数据错误造成返工， 则可能延误工期，造成较大的经济损失。

发明内容

本发明的目的是：为了解决上述现有问题，提供一种用于直齿插齿刀优化设 计的方法，采用该方法设计的直齿插齿刀具有精度、可靠性、效率高等特点，使 齿轮刀具制造周期缩短，降低了制造成本。

本发明的技术方案：一种用于直齿插齿刀优化设计的方法，其特征是： 该方法至少包括如下步骤：

步骤1)插齿刀的齿数Z₀的确定；

步骤2)最大变位系数X₀max的确定；

步骤3)最小变位系数X₀min的确定；

步骤4)根据步骤1)至步骤3)中的齿数Z₀、最大变位系数X₀max、最小 变位系数X₀min，计算出插齿刀基本截面到前端面的距离，以及插齿刀原始截面、 前端面、检查截面的齿形参数；

步骤5)根据步骤4)计算的参数设计插齿刀，对被切内齿轮进行加工。

所述步骤1)插齿刀的齿数Z₀的确定：

a)插齿刀的齿数先按公式Z₀＝Z₂/1.5～Z₂/2进行初选；其中，Z₂为被切内齿轮；

b)从初选中的齿数中选择与磨齿机分度蜗轮副、被切齿轮齿数无公约数的齿 数；

c)从无公约数的齿数中选用多的齿数。

所述步骤2)最大变位系数X₀max的确定要受到插齿刀齿顶变尖的限制、切 入顶切的限制、负啮合角现象的限制和内齿轮过渡曲线干涉的限制。

所述步骤3)最小变位系数X₀min的确定：先计算出不发生内齿轮顶切的最 小变位系数X₀min值，然后将此值代入限制条件中进行验算，最后取各限制条件 中最大的一个最小变位系数，作为新插齿刀的最小变位系数X₀min。

所述的步骤2)中的插齿刀齿顶变尖的限制：插齿刀允许的最小齿顶宽度 [S_a0]_min按下式计算：

[S_a0]_min＝S_a0yA_c

式中：A_c——压力角系数A_c＝0.55/(tanα)^0.5915

S_a0y＝{m[-0.032+0.0065mZ₀-6.8X10^-5x(mZ₀)²+3.2x10^-7x(mZ₀)³] +[0.027-0.0026mZ₀+5.6x10^-5(mZ₀)²-3.6x10^-7x(mZ₀)³]}^1/2