[发明专利]一种旋分倒棱刀具的设计方法及其设计的刀具和使用方法

说明书

本发明公开了一种圆柱齿轮端面齿廓旋分倒棱刀具的设计方法，该设计方法根据设计前角确定前刀面，通过前刀面和初始刃扫面相交得切削刃，然后根据多条切削刃拟合所得自由曲面为后刀面，其中初始刃扫面为初始刃型在工件坐标系中的运动刃扫面簇中最逼近理想倒棱面的一个运动刃扫面。利用该设计方法设计的刀具采用旋分加工技术进行端面齿廓倒棱，可实现端面齿廓倒棱连续切削加工，可提高生产效率。该刀具在使用时安装在滚刀刀轴上，将滚齿工序和端面齿廓倒棱工序复合成一道工序，节约辅助工时；刀具可多次刃磨，提高使用寿命，降低成本。

技术领域

本发明涉及倒棱加工技术领域，特别是涉及一种旋分倒棱刀具的设计方法及其设计的刀具和使用方法。

背景技术

快速发展的新产品对齿轮传动的质量要求越来越高，齿轮端面齿廓倒棱能够提高齿轮传动质量、减少齿轮传动中产生的噪声，大大提高齿轮的使用寿命，端面齿廓倒棱加工已成为齿轮制造不可忽视的一道工序。目前国内普遍采用磨棱法和挤棱法加工端面齿廓倒棱，磨棱法利用片状砂轮或者锥状砂轮作为磨削刀具，根据相切法的成形原理，砂轮一边绕自身轴线转动，一边沿齿轮的齿廓作轨迹运动，通过调整砂轮的转速、角度、运动轨迹磨出齿廓倒棱，该方法属于间歇分度、单齿加工，加工效率低，且砂轮易磨损，成本较高。挤棱法将两把挤棱刀安装在刀具主轴上，由刀具带动工件正向和反向转动，利用刀具后刀面挤出倒棱，挤棱加工过程中，后刀面容易磨损，刀具成本高。上述两种方法都有明显的缺点，加工效率较低、刀具成本高。因此有必要发明更有效的圆柱齿轮端面齿廓倒棱加工的方法。

发明内容

本发明的目的克服现有齿轮端面齿廓倒棱加工技术的缺陷，而提供一种圆柱齿轮端面齿廓旋分倒棱刀具的设计方法，该设计方法根据设计前角确定前刀面，通过前刀面和初始刃扫面相交得切削刃，然后根据多条切削刃拟合所得自由曲面为后刀面。该倒棱刀具可实现圆柱齿轮端面齿廓倒棱连续分度切削倒棱的刀具，达到降低成本，提高生产效率的目的。

为实现本发明的目的所采用的技术方案是：

一种圆柱齿轮端面齿廓旋分倒棱刀具的设计方法，包括以下步骤：

步骤1：根据待加工工件参数，建立工件模型，工件模型中端面渐开线沿齿向方向向下偏移，偏移量为倒棱量大小，得初始刃型；

步骤2：输入运动参数，得到刀具坐标系下的初始刃型在工件坐标系下的初始刃扫面簇；所述运动刃扫面簇由多个运动刃扫面的集合形成；

步骤3：在所述初始刃扫面簇中选择与需求的倒棱面形状最接近的面作为初始刃扫面；

步骤4：根据设计前角参数模拟推导得前刀面，输出所述前刀面对应的点数据；

步骤5：步骤4所得的前刀面与步骤3所得的初始刃扫面相交得切削刃，输出切削刃对应的点数据；

步骤6：根据设计后角参数，在所述初始刃扫面对应的参数a的基础上，减小参数a的值，得到若干个新的刃扫面；所述参数a为刀具的中心点和工件的中心点在水平方向上的距离；在所述特定平面的基础上，沿水平中心距方向平移得到若干个新的前刀面，若干个新的刃扫面与对应的若干个新的前刀面相交得到若干个新的切削刃，若干个新的切削刃拟合成自由曲面，所得自由曲面为后刀面，输出后刀面对应的点数据；

步骤7：利用所得的前刀面对应的点数据、切削刃对应的点数据和后刀面对应的点数据构建单齿模型，最终建模得刀具结构。

在上述技术方案中，所述步骤1-6均在MATLAB软件中完成。

在上述技术方案中，所述步骤7在SolidWorks软件中完成。

在上述技术方案中，所述待加工工件参数包括模数、齿数、压力角、工件齿宽和倒棱量。

在上述技术方案中，所述运动参数包括转速比、工件转速和刀盘直径。