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一種齒頂?shù)箞A方法

閱讀：606發(fā)布：2020-05-11

專利匯可以提供一種齒頂?shù)箞A方法專利檢索，專利查詢，專利分析的服務(wù)。并且本 發(fā)明 屬于 齒輪 制造領(lǐng)域，涉及根據(jù)齒輪廓形計算 砂輪 廓形的設(shè)計方法，解決目前齒頂?shù)箞A仍需手工打磨的問題，提出了一種新的齒頂?shù)箞A方法。該方法采用專用倒圓砂輪在 蝸桿 砂輪磨齒機(jī)上加工 齒頂圓 角 ，與傳統(tǒng)手工打磨齒頂?shù)箞A相比，大大提高了加工效率與加工 質(zhì)量 。首先根據(jù)現(xiàn)階段齒輪制造工藝分析齒頂?shù)箞A必須在齒輪加工完成后進(jìn)行單獨倒圓工序，然后提出一種根據(jù)齒輪的幾何參數(shù)與倒圓尺寸計算專用蝸桿砂輪廓形的設(shè)計方法。，下面是一種齒頂?shù)箞A方法專利的具體信息內(nèi)容。

1.一種齒頂?shù)箞A方法，其特征在于，在傳統(tǒng)齒輪加工中的滾齒與磨齒工序完成后再進(jìn)行單獨的齒頂圓角加工，作為齒輪加工的最終工序，將傳統(tǒng)滾齒—手工打磨—磨齒的工序，改變?yōu)闈L齒—磨齒—蝸桿砂輪倒圓的工序。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種齒頂?shù)箞A方法，其特征在于，蝸桿砂輪倒圓是用展成原理磨削齒頂圓角。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述一種齒頂?shù)箞A方法，其特征在于，蝸桿砂輪倒圓的工序中所采用的倒圓蝸桿砂輪是根據(jù)齒頂圓角的幾何尺寸來設(shè)計計算砂輪廓形；砂輪廓形方程是：
式中， θ∈(θ1，θ２)，Ra表示齒頂圓半徑，R表示倒圓半
徑，α是圓心坐標(biāo)的求解參數(shù)，θ1表示齒頂圓上的圓弧角度，θ2表示齒廓漸開線上的圓弧角度，X1，Y1為圓弧方程，X2，Y2為砂輪端面廓形方程，ρ是節(jié)園半徑。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種齒頂?shù)箞A方法，其特征在于，倒圓蝸桿砂輪不會與齒廓嚙合部分和齒頂圓部分相接觸。

說明書全文

一種齒頂?shù)箞A方法

技術(shù)領(lǐng)域

[0001] 本發(fā)明屬于齒輪制造領(lǐng)域，涉及根據(jù)齒輪廓形計算砂輪廓形的設(shè)計方法，解決齒頂?shù)箞A仍需手工打磨的問題，提出了一種新的齒輪制造工藝。

背景技術(shù)

[0002] 大量理論和實踐表明，齒輪的邊緣棱角會因為小的磕碰易造成齒面凸起而產(chǎn)生噪聲和損傷嚙合齒面，并且這種邊緣棱角在熱處理的過程中易引起應(yīng)力集中，影響齒輪的力學(xué)性能導(dǎo)致齒輪容易疲勞磨損，降低齒輪壽命。因而在齒輪制造領(lǐng)域中，對齒輪進(jìn)行倒棱與倒圓處理已成為一道重要工序。
[0003] 齒輪倒圓分為齒廓倒圓與齒頂?shù)箞A。齒廓倒圓通常在倒棱機(jī)上，通過擠棱刀或成型銑刀進(jìn)行加工，與齒廓倒圓相比齒頂?shù)箞A的作用更加重要，因為在齒輪傳動中，主動齒輪的齒頂尖點直接與從動齒輪的齒面接觸嚙合，易產(chǎn)生沖擊，引起振動與噪音。
[0004] 齒頂?shù)箞A工藝復(fù)雜，同時考慮圓角的加工精度要求較低，因而現(xiàn)階段的齒頂?shù)箞A仍是采用人工打磨的方式，效率低下，浪費人力工時，并且表面質(zhì)量粗糙，急需一種新的齒頂?shù)箞A工藝來代替手工作業(yè)。
[0005] 為避免人工打磨破壞已經(jīng)加工完成的齒輪嚙合面，現(xiàn)階段的齒頂?shù)箞A工序必須安排在磨齒精加工之前，滾齒粗加工之后，考慮圓角尺寸較小，無法忽略精加工余量，因而磨齒加工時會破壞已經(jīng)加工完成的圓角，如圖1所示，出現(xiàn)切觸起點被去除甚至整個圓角都被去除的現(xiàn)象，切觸點被去除會引起齒廓部分與齒頂圓角產(chǎn)生新的尖點，易產(chǎn)生應(yīng)力集中與嚙合沖擊。
[0006] 齒頂?shù)箞A不宜在齒形修形的磨齒工藝中加工，因為磨齒的修形量很小，而齒頂?shù)箞A半徑通常在0.1到0.5之間，材料去除量較大，會影響齒形修形的精度。所以新的齒頂?shù)箞A工藝必須安排在齒輪磨齒精加工之后，且不能破壞已經(jīng)加工完成的齒輪嚙合面。

發(fā)明內(nèi)容

[0007] 針對上述人工打磨齒頂圓角的效率低質(zhì)量差的問題，本發(fā)明提供了一種齒頂?shù)箞A方法，該方法實現(xiàn)用展成原理加工齒頂圓角，達(dá)到替代現(xiàn)階段手工打磨齒頂圓角的目的。
[0008] 為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：
[0009] 一種齒頂?shù)箞A方法，在傳統(tǒng)齒輪加工中的滾齒與磨齒工序完成后再進(jìn)行單獨的齒頂圓角加工，作為齒輪加工的最終工序，將傳統(tǒng)滾齒—手工打磨—磨齒的工序，改變?yōu)闈L齒—磨齒—蝸桿砂輪倒圓的工序。
[0010] 作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方案，蝸桿砂輪倒圓是用展成原理磨削齒頂圓角。
[0011] 作為本發(fā)明的另一種優(yōu)選方案，蝸桿砂輪倒圓的工序中所采用的倒圓蝸桿砂輪是根據(jù)齒頂圓角的幾何尺寸來設(shè)計計算砂輪廓形；砂輪廓形方程是：
[0012]
[0013] 式中， θ∈(θ1，θ2)，Ra表示齒頂圓半徑，R表示倒圓半徑，α是圓心坐標(biāo)的求解參數(shù)，θ1表示齒頂圓上的圓弧角度，θ2表示齒廓漸開線上的圓弧角度，X1，Y1為圓弧方程，X2，Y2為砂輪端面廓形方程；ρ是節(jié)園半徑。
[0014] 作為本發(fā)明的一種改進(jìn)方案，倒圓蝸桿砂輪不會與齒廓嚙合部分和齒頂圓部分相接觸。
[0015] 本發(fā)明的技術(shù)效果是：采用蝸桿砂輪加工齒頂圓角，效率高，大量節(jié)省人力工時，并且加工出的齒輪圓角精度高，表面質(zhì)量好，加工過程中不會產(chǎn)生干涉，在蝸桿砂輪磨齒機(jī)中通過修整砂輪即可加工，易于實現(xiàn)。附圖說明
[0016] 圖1為滾齒加工的圓角在精加工后出現(xiàn)齒頂尖點的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖2為齒頂圓角與齒廓曲線、齒頂圓曲線的幾何關(guān)系圖；
[0018] 圖3為齒頂?shù)箞A蝸桿砂輪及其廓形的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019] 圖4為加工仿真結(jié)果的示意圖。
[0020] 圖中，1—齒頂；2—精加工齒廓；3—粗加工齒廓；4—精加工齒廓；5—粗加工齒廓；H—精加工余量0.1mm-0.15mm。

具體實施方式

[0021] 下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)地描述。
[0022] 根據(jù)具體的齒輪參數(shù)與倒圓半徑，確定圓弧的起點坐標(biāo)、終點坐標(biāo)與圓心位置。如圖2，圓心位置可根據(jù)齒廓法向量與齒頂圓法向量兩種方式表達(dá)，二者的結(jié)果相等，從而建立等式：
[0023]
[0024] 將漸開線方程與齒頂圓方程代入(1)式：
[0025]
[0026] 其中Rb表示漸開線基圓半徑，Ra表示齒頂圓半徑，R表示倒圓半徑，α表示齒頂圓上的圓弧角度，θ表示齒廓漸開線上的圓弧角度。求解(2)式得到θ與α，將其分別代入起始點坐標(biāo)：
[0027] (Rb(sinθ-θcosθ)，Rb(cosθ+θsinθ))????(3)
[0028] 與終止點坐標(biāo)
[0029] (Racosα，Rasinα)?????(4)
[0030] 得到最終修緣曲線方程(X1，Y1)為：
[0031]
[0032] 齒廓法向量(Nx，Ny)為：
[0033]
[0034] 其中：Rb表示漸開線基圓半徑，Ra表示齒頂圓半徑，R表示倒圓半徑。根據(jù)齒輪嚙合原理，將齒廓點的坐標(biāo)與對應(yīng)的法向量坐標(biāo)代入嚙合方程：
[0035]
[0036] 其中 表示齒廓法向量， 表示相對速度，下角標(biāo)1與2分別表示在不同的坐標(biāo)系S1與S2下，A矩陣由下式推導(dǎo)，根據(jù)坐標(biāo)變換有以下關(guān)系：
[0037]
[0038] φ是變換轉(zhuǎn)角， 是變換矩陣，相對速度 可看做S2坐標(biāo)系下的齒廓方程 對時間的導(dǎo)數(shù)：
[0039]
[0040] (rx，ry)是S1坐標(biāo)系下的齒廓方程，ρ是節(jié)園半徑，對嚙合方程進(jìn)行變形化簡：
[0041]
[0042] 將(8)(9)式代入(10)式，求解矩陣A為：
[0043]
[0044] 將(10)代入(7)式，求解嚙合方程，得到齒廓點進(jìn)入嚙合所需的轉(zhuǎn)角φ,再通過坐標(biāo)變換得到產(chǎn)形齒條的廓形：
[0045]
[0046] 產(chǎn)形齒條的廓形即砂輪的斷面廓形，CAD中對端面廓形進(jìn)行螺旋掃掠，即得到齒頂?shù)箞A的蝸桿砂輪。
[0047] 為避免加工時蝸桿砂輪與齒輪齒頂接觸，需要對砂輪齒根處進(jìn)行特殊處理，用多段內(nèi)凹的圓弧代替最初的齒根部分，圓弧之間彼此相切，不存在尖點，從而利于金剛滾輪對砂輪的修整，最終設(shè)計得到的砂輪如圖3所示。
[0048] 將上述設(shè)計計算得到的砂輪安裝在蝸桿砂輪磨齒機(jī)中，齒輪的裝夾與相位找正同傳統(tǒng)的磨齒工藝相同，在CAD軟件中進(jìn)行bool運算仿真，從仿真結(jié)果(如圖4所示)可以看出此發(fā)明的正確性與可行性。
[0049] 最后說明的是，以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的宗旨和范圍，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
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