[发明专利]一种三角花键滚齿刀具的设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种三角花键滚齿刀具的设计方法，属汽车动力转向器总成转向臂轴三角花键加工技术领域。

背景技术

现有的汽车动力转向器总成中转向臂轴三角花键（见图1），是采用滚齿圆弧刀具（见图二）齿形来加工的。由于滚铣削是用展成法加工，三角花键齿形两侧齿面又是直面，如果理论上用展成模拟法，得出的刀具齿形应是渐开线曲线。但目前传统滚齿刀具齿形是用圆弧线近似渐开线曲线，这种刀具加工出的工件齿形就近似于直面，针对三角花键角度精度要求不高（角度精度在±2°）的工件齿形，是可以满足要求的；但它无法满足角度在±0.2°工件齿形的高精度公差要求。

发明内容

本发明的目的在于：提供一种三角花键滚齿刀具的设计方法，通过该方法生产的三角花键滚齿刀具可代替传统圆弧齿形刀具，有效提高三角花键角度精度，从而满足工件齿形的高精度公差要求。

本发明是通过如下技术方案来实现的：

一种三角花键滚齿刀具的设计方法，其特征在于，它包括以下步骤：

1）、首先通过齿条与齿轮啮合线方法，求出共轭刀具齿形；

2）、建立XOY坐标系；以工件齿形面顶点为啮合点（即O点），建立XOY坐标系，

3）、画齿形圆，工件齿形为直线三角形，由工件中心O1画切于齿形线的圆，该圆为齿形圆，其半径r=R*sinγ。（其中：R为齿轮半径，γ为齿轮中心线与齿形延伸线之间的夹角。）

4）、画啮合点圆；以工件中心O1为圆心，半径为R画啮合点圆（即齿顶圆），也就是过啮合点O（即坐标原点）。

5）、啮合点圆分度；在啮合点圆上，自啮合点O（即坐标原点）起，截取若干相等的圆弧线段，进行分度，而得点1、2、3、4……n。

6）、画齿形圆切线。通过若干啮合点圆分度点1、2、3、4……n分别画齿形圆的切线。这样就得出工件齿形的连续旋转位置。

7）、做垂直线（即法线）。由于共轭齿形在接触点处的公法线必须经过节点O（即坐标原点）。所以过O点可以向不同位置的工件齿形圆切线做垂直线（即做法线），与相应的工件齿形圆切线相交于1′、2′、3′、4′……n′，n′为正整数。

8）、在X轴上分度；在X轴上截取等分点a_1、a_2、a_3、a₄……a_n；a_n 为正整数；使

9）、复制垂直线；分别将线段O1′、O2′、O3′、O4′……O n′；复制与OX轴上点a_1、a_2、a_3、a₄……a_n相交，得出线段a₁a₁′、a₂a₂′、a₃a₃′、a₄a₄′……a_na_n′；

10）、得出共轭刀具渐开曲线；连接点a₁′、a₂′、a₃′、a₄′……a_n′得出与工件共轭刀具渐开曲线；

11）、求出刀具法向齿形；根据工件的分度圆直径、齿距、齿顶高、齿根高而设计出刀具齿形；

12）、模拟验证：将以上齿形再进行电脑模拟加工来验证刀具齿形的正确性；

13）、刀具加工：通过OX坐标轴，可以计算出刀具齿形a₁′、a₂′、a₃′、a₄′……a_n′各个坐标点的坐标值；通过坐标值可以绘制出齿形；将刀具齿形的所有点的坐标值输入数控加工机床程序内，即可加工出满足工件齿形的高精度公差要求的三角花键滚齿刀具。

本发明与现有技术相比的有益效果在于：

本发明利用齿条和齿轮啮合法，求出刀具法向共轭齿形，从而代替传统圆弧齿形。对于大型、高精度的三角花键齿形，可以大大改善工件齿形的加工精度。

附图说明

图1为转向臂轴三角花键的示意图；

图2为滚齿圆弧刀具的齿形示意图；

图3为本发明三角花键的滚齿刀具齿形示意图；

图4为图3的A处放大示意图；

图5建立XOY坐标系图；

图6为齿形圆图；