[发明专利]一种基于西门子840D系统的弧齿锥齿轮小轮齿面修形方法

权利要求书

1.一种基于西门子840D系统的弧齿锥齿轮小轮齿面修形方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、选定弧齿锥齿轮齿轮副参数：依据主轴所受的力与方向，确定齿轮副主从动轮旋向、齿数及模数；

S2、齿轮齿胚参数计算：依照弧齿锥齿轮设计计算，确定其螺旋角，压力角，齿宽，节锥角等齿胚参数；

S3、齿轮刀具参数：大轮采用双面法加工，选用双面刀盘(一次装夹可同时切出大轮齿槽两侧)，小轮采用单面刀盘加工，即一次装夹加工出小轮的凸面或凹面；确定单、双面刀盘的主要参数：刀盘名义直径、刀顶距、齿形角等；

S4、大轮加工齿面方程的建立：采用展成法加工，利用刀具的直线切削刃在摇台回转中形成产形轮齿面，从而包络出大轮加工齿面；依据传统机械式机床参数，通过刀具和轮胚坐标系的相对位置关系，建立弧齿锥齿轮大轮齿面的径矢和单位法矢表达式为：

其中：

式中：

S_g、θ_g为刀具切削参数；

为刀具切削面方程，为刀具切削面单位法矢；r_g为刀尖半径，α_g为刀具齿形角，外刀刃加工凹面时取“+”；内刀刃加工凸面时取“-”；

M_ct为刀盘坐标系S_t到摇台坐标系S_c的变换矩阵；

M_mc为摇台坐标系S_c到机床坐标系S_m的变换矩阵；

M_dm为机床坐标系S_m到辅助坐标系S_d的变换矩阵；

M_gd为辅助坐标系S_d到大轮固定坐标系S_g的变换矩阵；

M_2g为轮胚固定坐标系S_g到大轮运动坐标S₂系的变换矩阵；

S5、根据空间曲面啮合理论，两曲面相切接触时，他们在接触点总有公共的切平面及法线，并且接触点处的相对速度必须与公法线垂直，以保证两曲面的连续接触传动，即满足方程组(5)；此外为保证两曲面的连续啮合，还应满足即第二共轭曲面应满足一下方程组(6)；

式中：

为机床坐标系下，产形轮和被加工大轮的相对速度；

为机床坐标系下产形轮的径矢；

为机床坐标系下被加工大轮的径矢；

为机床坐标系下单位法矢；

此外，大轮展成法加工中，应满足关系式：

式中：

为摇台转角；

i₀为滚比；

为大轮转角；

S6、确定与大齿轮齿面共轭的小轮理论齿面方程：通过坐标变换，将(5)中的大轮加工齿面方程的径矢和法矢转换到小轮坐标系S₁中，推导出小轮理论齿面方程的径矢和法矢

式中，

M_g2为大轮运动坐标系到大轮固定坐标系的变换矩阵；

M_og为大轮固定坐标系到小轮固定坐标系的变换矩阵；

M_1o为小轮固定坐标系到小轮运动坐标系的变换矩阵；

齿轮啮合时，应满足关系式：

式中：

为小轮转角；

i₁₂为大轮与小轮之间的传动比；

为大轮转角；

通过上述空间啮合原理，可以得到确定与大齿轮齿面共轭的小轮理论齿面方程；

S7、小轮加工齿面方程：与上述大轮加工齿面方程相似，利用坐标变换(增加刀转角和刀倾角坐标变换)可求得小轮加工齿面方程的径矢和法矢

其满足条件：

式中：

为摇台转角；

为小轮转角；

i₀为机床滚比；

C₀、D₀分别为二阶和三阶变性系数；

S8、小轮齿面修形：通过共轭原理参数化建立目标修形齿面，避免了利用建立泰勒展开式而选择误差参数建立目标齿面的繁杂计算，采用RANSAC算法来剔除其中的离群值，从而获得更加准确的加工参数修正值，减少修形次数，提高小轮齿面修形的效率。