一種大模數齒輪齒廓的範成加工方法
2023-05-02 16:52:21
專利名稱：一種大模數齒輪齒廓的範成加工方法
技術領域：
本發明涉及一種齒輪的加工方法。具體來說是一種採用面銑刀進行齒輪加工的大模數齒輪齒廓的範成加工方法。
背景技術：
目前，齒輪加工的常用方法主要是以下幾種1，使用專用齒輪刀具在齒輪加工專用工具機上範成法加工；2，精度要求不高的齒輪採用成形刀具成形法加工；3，淬火後齒面的加工在磨齒機上磨削。但是，對於大模數硬齒面齒輪，如模數為50以上的非標齒輪，採用上述方法加工，則存在如下問題1.目前國內的齒輪專用加工工具機(滾齒機、磨齒機)的能力均不能滿足加工要求，改造工具機的費用很高。
2.大模數或特大模數非標齒輪刀具的製造難度大，成本很高，且淬硬齒面的加工無法解決。
3.採用成形刀具加工，刀具製造成本高，加工精度低且淬硬齒面的加工無法解決。
4.在數控工具機上採用球刀成形法加工，不僅效率低而且接刀痕不容易拋光，質量不能有效保證。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術存在的不足，提供一種採用普通數控工具機和通用刀具進行齒輪加工的大模數齒輪齒廓的範成加工方法。它加工成本低，精度和工效高。
本發明的技術解決方案是一種大模數齒輪齒廓的範成加工方法，包括以下步驟A.使用普通數控工具機，將經過粗開齒的齒輪平置裝夾在工作檯上，使齒輪軸心與工作檯的旋轉中心同心，將面銑刀安裝在主軸上；B.確定齒輪的轉速，選定數控工具機工作檯的轉速即為齒輪的轉速；C.確定齒輪旋轉時，面銑刀的運動速度，按照V＝π×d×n，Z1＝V×cos a，X1＝V×sin a的公式，計算確定面銑刀在X軸和Z軸上的運動速度；式中，V為面銑刀的直線運動速度，d為齒輪的分度圓直徑，n為齒輪的轉速，Z1為面銑刀相對Z軸的運動速度，X1為面銑刀在X軸上的運動速度，a為齒輪的壓力角；D.選定面銑刀的轉速和進刀量；E.按步驟B至步驟D中所確定的參數開啟普通數控工具機，工作檯和面銑刀旋轉，主軸沿X軸和Z軸運動，使面銑刀與齒輪上的一個齒面進入嚙合狀態，銑削該齒面，直至面銑刀與齒輪脫離接觸。
本發明還可以進一步包括以下步驟F.面銑刀沿齒輪的寬度方向位移後，重複步驟E，並逐一加工齒輪上的各齒面。
本發明還可以當齒輪為硬齒面時，面銑刀上鑲CBN刀片。
在本發明方法中，X軸是指沿工具機立柱的方向，Z軸是指沿主軸方枕的方向。
與現有技術相比，本發明的有益效果是1，通過數控合成的方法，在通用數控工具機採用範成法加工大模數的漸開線齒輪，精度較高。2，採用通用的面銑刀完成漸開線齒形的範成加工，刀具成本極低。3，採用鑲CBN刀片的面銑刀可完成漸開線淬硬齒面(HV≥740)的範成加工，以銑代磨，加工方便，且齒面光潔，無接刀痕，加工質量好。4，刀具直接裝夾在主軸上，工藝系統剛性好，切削效率高。5，本發明方法在通用數控工具機上採用通用面銑刀加工大模數漸開線齒輪，且可以完成淬火後齒面的加工，減少了齒輪加工對專用刀具和專用齒輪加工工具機的依賴性，節省了專用設備的購置或改造成本。特別適於非標大模數和特大模數漸開線齒輪的加工，也適於小批量或單件大模數漸開線齒輪的加工。
圖1是採用本發明方法進行齒輪1加工的示意圖
具體實施例方式
以下結合
和具體實施方式
對本發明作進一步的詳細描述參見圖1，一種大模數齒輪齒廓的範成加工方法，包括以下步驟A.使用普通數控工具機，將經過粗開齒的齒輪1平置裝夾在工作檯2上，使齒輪1軸心與工作檯1的旋轉中心同心，將面銑刀3安裝在主軸上；B.確定齒輪1的轉速n，選定數控工具機工作檯2的轉速即為齒輪1的轉速nC.確定齒輪1旋轉時，面銑刀3的運動速度，按照V＝π×d×n，Z1＝V×cos a，X1＝V×sin a的公式，計算確定面銑刀3在X軸和Z軸上的運動速度；式中，V為面銑刀3的直線運動速度，d為齒輪1的分度圓直徑，n為齒輪1的轉速，Z1為面銑刀3相對Z軸的運動速度，X1為面銑刀3在X軸上的運動速度，a為齒輪1的壓力角；D.選定面銑刀3的轉速和進刀量；E，按步驟B至步驟D中所確定的參數開啟普通數控工具機，工作檯2和面銑刀4旋轉，主軸沿X軸和Z軸運動，使面銑刀3與齒輪1上的一個齒面進入嚙合狀態，銑削該齒面，直至面銑刀3與齒輪1脫離接觸。
F.面銑刀3沿齒輪1的寬度方向進行位移後，重複步驟E，並逐一加工齒輪1上的各齒面。
當齒輪1為硬齒面時，面銑刀3上鑲CBN刀片。
實施例1某驅動機構的非標小齒輪，模數m＝62.33，齒數z＝16，齒寬b＝600毫米，壓力角a＝20°，變位係數x＝0.5，齒面滲碳淬火HRC≥60，淬硬層厚度為6毫米，製造精度要求DIN 3961，DIN3967的9級，由於該齒輪的模數已超過國標序列，市場上無標準加工刀具出售，也超出現有齒輪加工工具機的能力。故採用本發明方法對其進行齒面精加工，其具體方案如下採用鑲CBN(立方氮化硼)刀片的Φ400毫米麵銑刀，將其安裝在普通四軸聯動數控工具機的主軸上，這樣面銑刀的切削麵可認為是齒條的一個嚙合側面，其面銑刀沿X軸(工具機立柱)和Z軸(主軸方枕)的運動由數控合成為模擬齒條的直線運動(該直線運動與主軸的夾角為齒輪的壓力角a＝20°)；齒輪安裝在數控工具機的迴轉工作檯上，齒輪的中心與工作檯的迴轉中心同心，工作檯的轉動相當於模擬齒輪的迴轉運動；工作檯的迴轉運動(B軸)和面銑刀的直線運動(X軸、Z軸的合成運動)即模擬齒輪與齒條的嚙合運動。按照V＝π×d×n，Z1＝V×cos a，X1＝V×sin a的公式，向數控工具機輸入工作檯與面銑刀範成運動的數據及其他加工數據，工作檯轉速為0.05轉/分，主軸轉速100轉/分，面銑刀嚙合進刀量0.3毫米(若加工軟齒面其進刀量可達1.5毫米以上)。開啟數控工具機，工作檯和面銑刀旋轉，主軸沿X軸和Z軸運動，使面銑刀與齒輪上的一個齒面進入模擬嚙合狀態，在模擬嚙合過程中面銑刀銑削該齒面，以形成與理論值極為吻合的漸開線齒面，直至面銑刀與齒輪脫離接觸。由於該齒輪在前序加工中質量控制較好，且淬火變形小，一次嚙合進刀即可滿足加工要求。在第一次銑削加工完成後，使面銑刀沿齒輪的寬度方向位移5毫米，重複進行第二次銑削加工，直至該齒面加工完成。重複前述方法可逐一加工出齒輪上的各齒面，實現對齒輪的精加工。
在第一次銑削加工完成後，也可以在齒寬方向的同一位置繼續加工完齒輪上的各齒，然後再使面銑刀沿齒輪的寬度方向移動，繼續加工齒輪上的各齒，直至銑削出齒輪上的各齒面，實現對齒輪的精加工。
前述齒輪採用本發明方法銑削精加工後經檢測，齒面精度可達DIN 3961，DIN3967的8級，齒面光潔度為Ra3.2，無接刀痕，齒面硬度HRC≥60。以普通數控工具機和面銑刀加工，滿足了大模數齒輪齒廊加工的各項技術要求，節省了購置或製造專用加工刀具和專用齒輪加工工具機的費用。本方法對於加工模數50以上的大模數非標齒輪、小批量或單件大模數及特大模數齒輪具有明顯的成本、技術優勢和顯著的社會經濟效益。
權利要求
1.一種大模數齒輪齒廓的範成加工方法，其特徵在於包括以下步驟A.使用普通數控工具機，將經過粗開齒的齒輪(1)平置裝夾在工作檯(2)上，使齒輪(1)軸心與工作檯(1)的旋轉中心同心，將面銑刀(3)安裝在主軸上；B.確定齒輪(1)的轉速(n)，選定數控工具機工作檯(2)的轉速即為齒輪(1)的轉速(n)；C.確定齒輪(1)旋轉時，面銑刀(3)的運動速度，按照V＝π×d×n，Z1＝V×cosa，X1＝V×sina的公式，計算確定面銑刀(3)在X軸和Z軸上的運動速度；式中，V為面銑刀(3)的直線運動速度，d為齒輪(1)的分度圓直徑，n為齒輪(1)的轉速，Z1為面銑刀(3)在Z軸上的運動速度，X1為面銑刀(3)在X軸上的運動速度，a為齒輪(1)的壓力角；D.選定面銑刀(3)的轉速和進刀量；E.按步驟B至步驟D中所確定的參數開啟普通數控工具機，工作檯(2)和面銑刀(4)旋轉，主軸沿X軸和Z軸運動，使面銑刀(3)與齒輪(1)上的一個齒面進入嚙合狀態，銑削該齒面，直至面銑刀(3)與齒輪(1)脫離接觸。
2.根據權利要求1所述的一種大模數齒輪齒廓的範成加工方法，其特徵在於進一步包括以下步驟F.面銑刀(3)沿齒輪(1)的寬度方向位移後，重複步驟E，並逐一加工齒輪(1)上的各齒面。
3.根據權利要求1或2所述的一種大模數齒輪齒廓的範成加工方法，其特徵在於當齒輪(1)為硬齒面時，面銑刀(3)上鑲CBN刀片。
全文摘要
一種大模數齒輪齒廓的範成加工方法，通過數控合成的方法，在通用數控工具機上，模擬齒輪齒條的嚙合運動，採用面銑刀範成法加工大模數齒輪齒廓，而且採用鑲CBN刀片的面銑刀可以完成硬齒面的銑削加工，以銑代磨。本方法對於加工模數50以上的大模數非標齒輪、小批量或單件大模數及特大模數齒輪具有明顯的成本、技術優勢和顯著的社會經濟效益。
文檔編號B23F21/00GK101069935SQ200710052530
公開日2007年11月14日 申請日期2007年6月22日 優先權日2007年6月22日
發明者董洪林, 王益知, 吳紅瓊, 湯敏 申請人:武漢船用機械有限責任公司