[发明专利]指状刀具半展成加工人字齿轮的方法

说明书

指状刀具半展成加工人字齿轮的方法，具体包括以下步骤：S1：根据所需的人字齿轮齿廓，得出其端面齿廓形成的人字面和啮合面，并求出加工人字齿轮的指状刀具的齿廓；S2：指状刀具绕自身轴线旋转，对齿槽进行切削运动；S3：指状刀具沿平行于被加工人字齿轮轴线的方向运动，被加工人字齿轮先绕其自身轴线旋转，再绕其自身轴线反方向以相同大小的角速度旋转，形成人字形齿槽，完成一次齿槽切削；S4：停止指状刀具沿平行于被加工人字齿轮轴线方向的运动，被加工人字齿轮绕其轴线旋转分度；S5：重复上述S2‑S4，每一次循环中被加工人字齿轮绕其自身轴线开始旋转的方向与上一循环中旋转结束的方向相反。该方法加工效率及精度高，理论上无空刀槽。

技术领域

本发明涉及齿轮加工技术领域，更具体地，涉及一种指状刀具半展成加工人字齿轮的方法。

背景技术

在同一齿轮轴体上加工左右旋向不同的两齿轮，统称人字齿轮。人字齿轮，是一种圆柱齿轮，在某一部分齿宽上为右旋转，而在另一部分齿宽上为左旋转。人字齿轮具有承载能力高、传动平稳和轴向载荷小等优点，在重型机械的传动系统中有广泛的应用。人字齿轮轴根据需要可将两侧分体制造，然后组合在一起；或虽将测量做成一体，但在两侧有效齿面之间留下必要的越程槽；或者采用插齿加工方法，但也需要将两侧齿面断开。

相对普通齿轮加工来说，人字齿的加工工艺较为复杂、难度较高，常用的加工方法一般使用指形齿轮铣刀来加工。人字齿轮在加工过程中由于受机床、操作技能等因素的影响，常出现齿轮加工后轮齿对中性差、齿厚不均匀、齿面粗糙度达不到精度要求等质量问题，导致齿轮装配后传动噪声大、齿轮载荷不均匀，从而降低齿轮的强度，削弱人字齿传动所具备的优势。

目前，国内外用展成法加工人字齿轮。展成法包括插齿工艺及强力刮齿工艺。

齿轮插齿为传统的加工工艺，其效率低，远远适应不了大批量生产的需求。而且加工工艺较为复杂，除了在普通的插齿机上加装相应的专用导轨，还需定制专用的齿轮插齿刀，其费用相当高。另外，插齿切削原理受机床、刀具、装夹等整个工艺系统的影响，尚不能完全满足7级及以上齿轮加工精度要求，插出的内斜齿直径较小时不能磨削，和磨削的外齿螺旋角将存在误差，啮合后的运转会造成噪声和磨损等。同时，加工一半人字齿槽时，不可避免的会产生超出一半人字齿槽的轨迹，即为空刀槽，使齿轮厚度增加，重量增加。

强力刮齿是根据交错轴齿轮啮合齿面有相对滑移的原理，采用了滚、插齿为一体的切削方式来加工内、外齿圆柱齿轮，在切齿加工过程中，切齿刀具既相当于滚刀又相当于插齿刀，其切削方式为工件和刀具连续旋转，将滚齿和插齿运动相结合来切齿。该工艺单件加工时间相比插齿而言，生产效率得以较大提高。但因切削原理限制，刀具磨损严重，需要频繁地换刀、调整和检测，其加工精度与插齿类似，当前只限于小批量生产，精度有待提升。同时，利用强力刮齿的方式在人字齿中部也会产生空刀槽。

切削人字齿时，必须使人字齿左右旋螺线交于退刀槽的中点，左、右旋齿厚应对称，对应齿偏移误差按7级精度要求控制在0.20mm以内，显然人字齿轮对称度要求很高，加工控制难度很大。

发明内容

为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出一种指状刀具半展成加工人字齿轮的方法，该方法加工效率及精度高，机床结构简单，操作方便。

本发明采用以下技术方案：

指状刀具半展成加工人字齿轮的方法，具体包括以下步骤：

S1：根据所需的人字齿轮齿廓，得出其端面齿廓形成的人字面和啮合面，并求出加工人字齿轮的指状刀具的齿廓；

S2：指状刀具绕自身轴线旋转，对齿槽进行切削运动；

S3：指状刀具沿平行于被加工人字齿轮轴线的方向运动，被加工人字齿轮先绕其自身轴线旋转，再绕其自身轴线反方向以相同大小的角速度旋转，形成人字形齿槽，完成一次齿槽切削；