[发明专利]一种变双曲圆弧齿线圆柱齿轮加工机床及加工方法

说明书

本发明的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮加工机床具有基座，基座上设置有主轴部件和立柱，立柱上设置有X、Y、Z向导轨，用于调整夹持机构和齿轮分度机构，主轴部件连接有齿线半径调整机构，齿线半径调整机构上安装有多个刀具，齿线半径调整机构包括摇杆、连杆和刀具安装板，摇杆和连杆之间枢转连接，连杆和刀具安装板之间枢转连接，摇杆由主轴部件的主轴电机驱动，多个刀具沿刀具安装板的长度方向间隔设置在刀具安装板上，多个刀具中的每一个用于加工不同齿线半径的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮。本发明的加工装置可实现变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的工业化应用，提高加工精度和加工效率，降低投入成本。

技术领域

本发明涉及数控加工设备技术领域，尤其涉及一种变双曲圆弧齿线圆柱齿轮加工机床和加工方法。

背景技术

变双曲圆弧齿线圆柱齿轮是一种能满足重载、高精度要求的新型齿轮副。变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的结构特点如图1-2示。其齿线在齿宽方向上为空间圆弧线，中截面齿廓为渐开线，其余各截面为均匀变化的双曲线族的包络线。相比于斜齿轮，变双曲圆弧齿线圆柱齿轮不存在轴向推力，对于安装误差敏感度较低。相比于人字齿，不存在退刀槽，并且可以实现连续加工。鉴于轮齿几何结构的特殊性，关于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮加工理论和制造体系尚未成熟。

现有的对该齿轮的理论基础及加工方法存在一定的缺陷。如加工过程中使刀片固定在刀架上，回转过程中使刀片的工作基面法向始终保持不变。按照此加工方法所得到的齿轮，在啮合类型属线接触，此类接触方式对中心距及安装误差比较敏感，在实际应用过程中可能出现偏载或卡死等问题，无法满足高精度应用场景。由于目前缺少法向齿厚相等的圆弧齿线圆柱齿轮专用加工设备，在工业领域的大规模应用受到限制。

由于目前缺少法向齿厚相等的圆弧齿线圆柱齿轮专用加工设备，导致工业领域的大规模应用受到限制。

发明内容

基于上述技术问题，本发明提出的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮加工机床及加工方法，可方便精确的加工出变双曲圆弧齿线圆柱齿轮加工，解决了该种齿轮在工业上大规模应用难的问题。

本发明所采用的具体技术方案是：一种变双曲圆弧齿线圆柱齿轮加工机床，用于加工变双曲圆弧齿线圆柱齿轮，具有基座，所述基座上设置有主轴部件和立柱，所述立柱通过X向导轨连接在基座上，所述立柱上设置有Z向滑板，所述Z向滑板通过Z向导轨连接在立柱上，所述Z向滑板上设置有装夹齿坯的夹持机构，以及控制齿坯分度旋转的齿轮分度机构，所述夹持机构和齿轮分度机构通过Y向导轨与Z向滑板连接，所述主轴部件连接有齿线半径调整机构，所述齿线半径调整机构上安装有多个刀具，所述齿线半径调整机构包括摇杆、连杆和刀具安装板，所述摇杆和连杆之间枢转连接，所述连杆和刀具安装板之间枢转连接，所述摇杆由主轴部件的主轴电机驱动，所述多个刀具沿刀具安装板的长度方向间隔设置在刀具安装板上，所述多个刀具中的每一个用于加工不同齿线半径的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮。

进一步地，所述摇杆的长度小于刀具安装板的长度，所述摇杆的一端与连杆的一端枢转连接，所述摇杆另一端与主轴电机的输出轴连接，主轴电机驱动摇杆转动，所述刀具安装板的一端与连杆的另一端枢转连接，所述刀具安装板的另一端通过销轴转动设置在主轴部件上，所述刀具安装板绕销轴摆动。

进一步地，所述刀具至销轴的中间间距为刀具安装半径R_T,所述刀具安装半径R_T等于变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的齿线半径。

进一步地，所述摇杆和连杆的长度可变，可以调整插齿的速度。

进一步地，所述刀具为齿形刀具，所述齿形刀具可拆卸的安装在刀具安装板上。

进一步地，所述齿形刀具可沿刀具安装板的长度方向调整，从而实现不同齿线半径的变双曲圆弧齿线圆柱齿轮的加工。

进一步地，所述齿轮分度机构通过机械部分和数控系统电子部分联合控制。