[发明专利]无结构后角的圆柱型车齿刀具设计方法

说明书

本发明涉及齿轮加工及其刀具，具体为一种无结构后角的圆柱型车齿刀具设计方法。包括：设计刀具齿数与安装轴交角；计算与待加工齿轮齿面相共轭的桶形共轭曲面；确定刀具前刀面偏离桶形共轭曲面的中截面的距离；设计刀具螺旋角；设计刀具前角；计算刀具前刀面刃形；得到车齿刀具的设计参数与安装参数；依据上述刀具设计参数制造刀具，依据刀具安装参数在车齿机床上进行车齿加工。本发明针对常用的锥形车齿刀具重磨后精度衰退快、使用寿命短的问题，提出在空间偏置共轭条件下的车齿加工方法，所设计的圆柱型车齿刀具重磨后精度恒定；刀具重磨次数多，使用寿命更长；刀具可采用成形磨削加工，制造工艺简便。

技术领域

本发明涉及齿轮加工及其刀具技术领域，尤其涉及一种无结构后角的圆柱型车齿刀具设计方法。

背景技术

齿轮是众多行业的关键基础零件，其加工工艺水平对发展高档齿轮产品意义重大。车齿加工是一种新兴的齿轮加工工艺，能够解决高档精密谐波减速器、自动变速箱上薄壁或无退刀槽的紧凑型内齿圈加工难题，具有高精度、高效率、绿色环保等显著优势。目前已有越来越多的企业采用车齿工艺替代传统的滚/插/拉齿-珩/磨齿工艺。

车齿技术的关键在于刀具设计，当前常见的车齿刀具是一种锥形车齿刀具。该刀具为了避免刀具后刀面与已加工齿面之间的干涉，在刀具后刀面设计有一个固定的结构后角，其结构外形与插齿刀具类似。然而，因为刀具具有一个固定的结构后角，会使刀具在重磨过程中外径不断减小，刀具刃形发生变化，刀具刃形与齿轮齿面之间不再满足共轭关系，导致刀具使用寿命短，加工的齿轮精度降低。尽管有些方法能够设计出无理论误差的锥形刀具刃形，但是这些方法设计的刀具后刀面为自由曲面，刀具的磨削制造工艺复杂，而且实际应用困难。因此，如何突破现有锥形车齿刀具设计方法存在的重磨精度衰退快、使用寿命短的原理性缺陷，是车齿技术亟需解决的关键问题。

发明内容

针对现有技术中存在不足，本发明提供了一种无结构后角的圆柱型车齿刀具设计方法，所设计的圆柱型车齿刀具重磨后精度恒定；刀具重磨次数多，使用寿命更长；刀具可采用成形磨削加工，制造工艺简便。

本发明是通过以下技术手段实现上述技术目的的。

一种无结构后角的圆柱型车齿刀具设计方法，包括：

S1：根据待加工齿轮的参数，设计刀具齿数z_t与刀具安装轴交角Σ；

S2：设计刀具的初始螺旋角β_t0，计算刀具安装中心距a；

S3：计算与待加工齿轮齿面相共轭的桶形共轭曲面S⁽²⁾，检查得到的桶形共轭曲面S⁽²⁾是否存在曲面交叉现象，若是，则返回步骤S1，修改刀具齿数或刀具安装轴交角，若否，则继续进行步骤S4；

S4：确定刀具前刀面偏离桶形共轭曲面S⁽²⁾的中截面的距离z_off；

S5：设计刀具的螺旋角β_t，检查刀具后刀面与待加工齿轮齿面之间是否存在干涉现象，若是，则返回步骤S4，减小刀具前刀面偏离桶形共轭曲面S⁽²⁾的中截面的距离z_off，若否，则计算出当前参数下的刀刀具宽度b，进行步骤S6；

S6：检查刀具两侧主切削刃的工作后角是否对称，若否，则返回步骤S5修改刀具的螺旋角β_t，若是，则进行步骤S7；

S7：设计刀具的结构前角γ₀；

S8：根据刀具的结构前角γ₀，构造出刀具前刀面平面，并计算刀具前刀面刃形；