[发明专利]制造特形插齿刀的新工艺

说明书

本发明属于非渐开线齿轮刀具的制造方法。

对于非渐开线零件，如棘轮、链轮，花键、谐波齿轮等特形零件的加工，现一般采用滚刀和拉刀加工。但对于退刀槽小的轴面无法用滚刀制造，工厂被迫使用能耗高，环境污染严重的电解法加工;对于盲孔中的特形柱面，无法用拉刀加工，只能用价格很高的数控机床加工，若用单齿分度法在插床上加工，不仅加工效率低，而且，加工质量也很差。

本发明的目的在于寻找一种非渐开线零件新的加工工艺，它加效率高，加工精度好，节省能源，不污染环境，能解决特形曲面零件的加工问题，适应性强，使加工刀具可以多次重磨，重复使用。

本发明的目的是以制造加工各类特形零件的特形插齿刀来实现的。

本发明特形插齿刀制造技术包括两部分：

1、特形插齿刀后刀面的曲面设计理论和方法。

2、特形插齿刀后刀面的曲面逼近经济成形磨削制造方法和工艺。

特形插齿刀后刀面的曲面设计理论和方法（如附图1所示）是：设工件轴线为OX，齿形曲线为f，插齿刀的轴线为Ox。根据共轭理论可以求到插齿刀的齿形g，以数组g1（X_i1，Y_i1，Z_i1）表示。但是，插齿需要有后角，故呈锥状，当插齿刀用钝重磨后，插齿刀半径将减小，为加工出同样直径的工件，两者的中心距应调小，再由共轭理论算出插齿刀第二截面的齿形数组g2（X_i2，Y_i2，Z_i2）。同理，可以找到以三维数组g（X_ij，Y_ij，Z_ij）表示的插齿刀后刀面曲面。由上看出，插齿刀是一个非渐开线变位齿轮。

特形插齿刀后刀面的曲面逼近经济成型磨削制造方法和工艺如下：曲线成形砂轮的修整原理如图2所示。当金刚笔在通过砂轮轴线的平面内旋转时，修出砂轮截线为圆弧，b、c是YOZ平面内圆弧中心座标参数。若将金刚笔移位a后再旋转时，修出砂轮截线将为曲率半径变化的曲线MNP，随着移位a及金刚笔半径R的变化，曲线形状亦将变化，但移距a不能大于砂轮半径的1/3，否则金刚笔不能稳定工作;砂轮和金刚笔在空间的关系应基本不变，但砂轮在用钝后，要逐渐减小，经计算机分析得到，砂轮半径修小量不得大于砂轮半径的1/10。

插齿刀可在花键磨床上磨出（如图所示）。将两个顶尖座垫斜θ角，工作台移向左端后，由圆弧修整器修出成形砂轮，然后由工作台往复运动，将插齿刀磨成曲母线的柱面。调节参数a、b、c、R、θ可以改变柱面的形状和位置，使之最接近插齿刀的理论曲面。计算优化数学模型为

f(a , b , c , R , θ)=Σi = 1mΣj = 1nεi j ]]>

由计算机优化计算出上述参数，按此调整圆弧砂轮修整器和机床。在逼近计算中，应将插齿刀齿形的第1点移到座标原点上，中小型计算机的字长才够，不影响计算精度。另外，由于存在系统误差，按计算参数调整修整器常不能磨出完全满意的齿形。这时若齿形曲率大端出现正偏差，可加大移距a;若曲率小端出现正偏差，可调小金刚笔半径R。

本发明由于采用特形插齿刀加工特形曲面零件，较电火花或电解工艺，其工效提高3～4倍，且节能，不污染;由计算机优化，使易加工的曲柱面接近插齿刀要求的后刀面曲面，较单齿分度工艺精度提高2～3级，齿形误差减小到10～20μm;采用圆弧修整器的金刚笔移位，将砂轮修成各种形状的曲线，然后由工作台往复运动，将插齿刀磨成曲线母线的柱面，使其加工工具可以多次重磨，重复使用。

以下结合附图对本发明作进一步说明：

图1为本发明的插齿刀曲面矩阵，其中OX为工件轴线，f为工件齿形曲线，Ox为插齿刀轴线，g为插齿刀后刀面齿形曲面，（X_ij，Y_ij，Z_ij）为插齿刀后刀面齿形曲面座标三维数组。