[发明专利]一种少齿数齿轮数控加工方法

说明书

本发明涉及少齿数齿轮加工技术领域，具体涉及一种少齿数齿轮数控加工方法，利用四轴数控机床加工少齿数齿轮，分为毛坯预处理、建模、规划刀路、粗加工、半精加工、精加工等步骤，能实现少齿数齿轮齿面高精度铣削加工。本发明可适用于各种不同参数的少齿数齿轮铣削加工，具有加工效率高、精度高、成品质量好等特点。

技术领域

本发明涉及少齿数齿轮加工技术领域，具体涉及一种少齿数齿轮数控加工方法。

背景技术

在上个世纪80年代，原陕西工学院(现陕西理工大学)提出了一种新型齿轮——少齿数齿轮，齿轮齿数为2～8的渐开线圆柱斜齿轮称为少齿数齿轮，少齿数齿轮传动是渐开线齿轮传动的重要组成及延伸，国外在摩托车发动机等产品中已有成熟的应用,国内在助力车、电动自行车等领域也有应用的尝试，具有传动比大、体积小等优点，特别适用于中小功率、结构尺寸受限制、传动比大的场合。少齿数齿轮非常适合现代发展的需求，具有很高的应用价值。

由于少齿数齿轮的齿数少，以实际应用中2～4个齿的居多，为避免根切，首先必须采用大变位系数进行正变位，这样引起齿顶变尖且导致齿顶高缩短；其次，由于端面重合度大幅降低，须采用大的螺旋角和较大齿宽的斜齿设计。少齿数齿轮的外形不同于普通的渐开线圆柱斜齿轮，其外形类似于麻花状，由于少齿数齿轮的特殊结构，其加工难度高，普通滚齿机床无法满足其加工需求。目前少齿数齿轮的主要加工方法如下：

滚切法：目前较为成熟的加工方法是通过改造滚齿机配挂轮的加工方法制造少齿数齿轮，但其存在加工效率低、加工齿轮表面质量差等缺点，成品率低，制造成本居高不下。

粉末冶金法：利用粉末冶金法加工少齿数齿轮，成本低、效率高，但是存在轮齿的抗弯、抗剪强度、接触强度较低等缺点，难以满足少齿数齿轮的工况条件。

发明内容

本发明提供一种，以解决现有技术加工少齿数齿轮存在加工成本高、效率底，齿轮质量差的问题。

本发明提供一种少齿数齿轮数控加工方法，包括以下步骤：

第一步，根据欲加工的少齿数齿轮的参数，将毛坯加工成阶梯轴状；

第二步，利用建模软件建立少齿数齿轮的齿廓模型，所述齿廓模型包括少齿数齿轮的齿顶圆曲线、渐开线、过渡曲线、齿形螺旋线和齿根圆曲线，并在齿廓模型的基础上进行阵列，形成少齿数齿轮模型；

第三步，根据第二步中建立的少齿数齿轮模型，建立粗加工的铣刀运动轨迹辅助面，根据所述粗加工的铣刀运动轨迹辅助面建立粗加工的铣刀运动轨迹；

第四步，根据第二步中建立的少齿数齿轮模型，建立半精加工的铣刀运动轨迹；

第五步，根据第二步中建立的少齿数齿轮模型，建立精加工的铣刀运动轨迹；

第六步，根据第三步、第四步、第五步建立好的所述粗加工的铣刀运动轨迹、半精加工的铣刀运动轨迹、精加工的铣刀运动轨迹生成G代码；

第七步，将第六步生成的G代码导入四轴加工中心，完成少齿数齿轮加工，其中所述粗加工的过程采用分层铣削，所述半精加工的过程采用可变轴曲面轮廓铣，所述精加工的过程采用可变轴曲面轮廓铣。

作为本发明的优选方式，所述第二步中，

所述渐开线方程为：

式中：r为少齿数齿轮分度圆半径，x₁、y₁为铣刀齿廓上动点的坐标值，为齿条铣刀的滚动角；

所述过渡曲线方程为：