[发明专利]一种用碟形砂轮磨削锥形面齿轮的方法

权利要求书

1.一种用碟形砂轮磨削锥形面齿轮的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：磨削前碟形砂轮刀具的获得，包括以下子步骤：

子步骤1：定义碟形砂轮齿面刀具几何形状，定义碟形砂轮的齿廓形状的获得与虚拟锥形渐开线齿轮刀具在小端的几何形状完全一致，碟形砂轮的顶厚t_g要小于等于虚拟刀具大端齿廓的顶厚t_l

子步骤2：碟形砂轮刀具由金刚滚轮修整得到其截面形状；

步骤二：碟形砂轮磨削前被磨削点的确定：定义锥形渐开线齿轮刀具与锥形面齿轮的一部分瞬时接触线作为锥形面齿轮齿面上的磨削路径。锥形渐开线齿轮刀具和锥形面齿轮的啮合线(共U条)构成了网格面齿轮齿廓方向的横向网格线；锥形面齿轮齿向方向的网格线是一组沿齿向等距分布的平行直线(共V条)，它们形成的每一个交点将会被作为磨削目标点；

步骤三：在机床上安装锥形面齿轮，碟形砂轮安装于机床主轴上，将碟形砂轮移动至锥形面齿轮齿槽处的对刀位置，完成对刀；

步骤四：锥形面齿轮的磨削加工，包括以下子步骤：

子步骤1：建立磨削坐标系，定义磨削方法：确定面齿轮齿面上每一个被磨削点上，碟形砂轮和面齿轮之间的运动关系，从最靠近面齿轮齿顶的一条磨削路径至最靠近面齿轮齿面公切线的磨削路径，沿逐条路径依次磨削，即可完成面齿轮单个齿面的磨削。完成一个齿面的磨削后，将面齿轮分度至下一个齿槽，进行下一个齿面的磨削。重复上述过程，直至面齿轮所有齿面全部被磨出。

子步骤2：磨削残差的计算

为了获得包络残差λ的值，首先要计算出T点在面齿轮坐标系下的坐标。在面齿轮坐标系S₂下，T点坐标可表示为：

式中：

r₂^(g1)——碟形砂轮磨削M₁点时，其曲面方程在坐标系S₂下的表示；

r₂^(g2)——碟形砂轮磨削M₂点时，其曲面方程在坐标系S₂下的表示；

x₂^(g1),y₂^(g1)——位置矢量r₂^(g1)的x、y分量。

磨削残差计算公式:

式中：r_T为在面齿轮坐标系S₂下T点的位置矢量；

r₂为T点在面齿轮齿面上投影点的坐标。

子步骤3：根据磨削残差计算及给定的齿面加工精度，进行磨削路径的确定

面齿轮齿面允许的最大包络残差用λ_k表示，该值的大小是由预先给定的面齿轮齿面加工精度决定的。对于整个面齿轮齿面来说，任意两个相邻的磨削路径之间的最大包络残差应该小于等于λ_k，以满足预定的面齿轮齿面精度要求。将该条件用数学表达式表示为：

式中：

ψ_s^i*——面齿轮齿面上第i条磨削路径对应的虚拟齿轮刀具的展成转角；

λ_(i-1～i,j)——第i-1条磨削轮径和第i条磨削路径之间一系列点的包络残差。

在定义面齿轮齿面上最靠近齿顶的第一条磨削路径时，使其对应的虚拟齿轮刀具展成转角ψ_s^1*大于ψ_s^*的最小值1～3度。展成面齿轮全齿面所需要的虚拟齿轮刀具的转角ψ_s^*范围可由TCA算法确定。每一个虚拟齿轮刀具转角ψ_s^i*都对应一条面齿轮齿面上的磨削路径。

子步骤4：上述步骤完成了单侧齿面的确定，因此重复上述步骤完成另一侧齿面的磨削。

2.如权利要求1所述的一种用碟形砂轮磨削锥形面齿轮的方法，其特征在于，所述坐标系原点O_f是空间中固定的一点。d_x,d_y和d_z表示机床各运动部件沿x轴，y轴和z轴的线性位移。坐标系S_m和S₂刚性连接在面齿轮上，其中S_m与面齿轮刚性固定，仅随面齿轮平移，S₂随面齿轮一起平移和转动。碟形砂轮的摆转通过两个辅助坐标系S_c和S_q实现。坐标系S_g与碟形砂轮刚性固连。