球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法與工具機的製作方法

2023-05-17 20:28:51

專利名稱：球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法與工具機的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種螺旋錐齒輪切齒加工方法與工具機，更確切地說，它涉及一種球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法與工具機。

背景技術：
用於相交軸傳動的螺旋齒錐齒輪種類很多，按節錐展開齒線不同，常見的有圓弧、延伸外擺線，尚有準漸開線、阿基米德螺線等。錐齒輪齒廓齒形應為球面漸開線，但實際上目前廣泛應用的格裡森(Gleason)制弧齒錐齒輪和奧立康(Oerlikon)制延伸外擺線螺旋錐齒輪分別採用單齒分度銑齒(Face-MillingMethod)和連續分度滾銑齒(Face-Hobbing Method)，由於刀盤刀齒均採用具有齒形角的直線刀刃，齒坯按節圓錐純滾動展成，所獲齒面齒廓並非球面漸開線，因而也就喪失了球面漸開線嚙合的優良性能，如瞬時速比恆定，傳動夾角變動不影響速比、共軛齒面接觸區不敏感、加工齒輪可互換等。尤其是採用收縮齒制時，現行切齒方法往往構成原理性誤差，需經繁雜的修正計算、工具機試切、反覆調整，存在一系列弊病。
申請人:在中國發明專利(申請號為200610017213.0，申請日為2006.09.27日，公開號為CN101152677A，
公開日為2008.04.02日，發明名稱為「球面漸開線齒形收縮齒制弧齒錐齒輪的切齒方法」)中提出了切制球面漸開線齒形收縮齒制弧齒錐齒輪的切齒方案。在保持齒坯以基圓錐與假想的球面大圓平面Q作純滾動條件下(即其中δb—錐齒輪基錐角，ω1—齒坯迴轉角速度，ω—球面大圓平面Q的迴轉角速度)，在球面大圓平面Q上的刀刃將切出齒廓齒形為球面漸開線的圓錐齒輪齒面，是為圓錐漸開面。為了進一步改善連續分齒、提高切齒效率、減少刀盤數量、更適宜大量生產，在中國發明專利(公開號為CN101152677A，
公開日為2008.04.02日，發明名稱為「球面漸開線齒形收縮齒制弧齒錐齒輪的切齒方法」)提供的切制弧齒錐齒輪方法的基礎上進一步擴展切制球面漸開線齒形收縮齒制阿基米德螺線齒螺旋錐齒輪。


發明內容
本發明所要解決的技術問題是克服了現有技術存在的問題，提供了一種球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法與工具機。
為解決上述技術問題，本發明是採用了如下技術方案實現的。該切齒法的技術特徵是 1)切制球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪的方法是採用具有雙工位、單刀盤和能夠連續分齒的工具機； 2)切齒時先在刀盤一側的1工位完成齒槽粗切及輪齒一側凹齒面的精切，然後在刀盤另一側的2工位完成輪齒另一側凸齒面的精切。
3)切齒時切齒刀盤上的每個刀齒由位於刀盤端平面中的精切直線刃包絡切出輪齒側面、刀齒齒頂圓弧刃成形切出齒根、用於粗切的凹形刃或直線刃切除齒槽餘量。
4)切齒時刀盤軸與齒坯軸呈空間交叉位置，刀盤迴轉端面與齒坯基圓錐切平面即球面大圓平面垂直，刀盤迴轉角速度、齒坯迴轉角速度、假想球面大圓平面迴轉角速度均為勻速迴轉，其間刀盤迴轉角速度、假想球面大圓平面迴轉角速度滿足分齒關係，假想球面大圓平面迴轉角速度、齒坯迴轉角速度滿足齒坯按基圓錐做純滾動的運動關係，刀盤迴轉角速度、齒坯迴轉角速度滿足阿基米德螺線運動合成及分齒關係。在附加展成運動狀況下，展成包絡切出球面漸開線齒形阿基米德螺線齒螺旋錐齒輪，齒面接觸區可控。
5)實質為0°齒形角、多頭、大直徑、圓周方向進給飛刀的刀盤切齒過程為圓周方向進給，連續滾銑基錐齒線為阿基米德螺線的錐齒輪。
球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法中所述的刀盤迴轉角速度、齒坯迴轉角速度滿足阿基米德螺線運動合成及分齒關係，由公式保證，其中z—加工齒輪齒數，z0—刀盤齒數，與假想齒圈齒數zQ無關；球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法中所述的齒面接觸區可控是指由精切直線刃傾斜γ角，其繞迴轉軸迴轉成為內凹γ角的圓錐面，將輪齒小端、大端少許過切，使齒面具有「鼓形」性質。
為解決上述技術問題，本發明是採用了如下技術方案實現的。該切齒工具機主要由刀盤、刀座、迴轉座、蝸杆渦輪副、工件座與滑板組成。
刀盤安裝在刀盤軸的上端，刀盤軸垂直地安裝在刀座上成轉動連接，刀盤軸的下端與驅動電機連接，刀座安裝在迴轉座的平面導軌上並能夠左右移動調整或鎖緊，迴轉座安裝在工具機的床身上，迴轉座呈半圓形的底部製成扇形蝸輪，其與蝸杆構成蝸杆渦輪副，並在電機的帶動下驅動迴轉座繞軸O-O迴轉調整角度，工件座安裝在滑板上，兩者間通過圓弧導軌成滑動連接，滑板安裝在工具機的床身上，工件座的迴轉軸線與O-O軸相交，即圍繞交點迴轉調整角度，滑板能夠沿O-O軸的方向前後進退移動。
實施球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法的工具機的刀盤中刀齒的精切齒面的直線刃按徑向位置設置並且均勻分布在刀盤的端平面中。刀盤主要參數包括刀齒數、迴轉角速度，切削形成齒面的切削點半徑即切削圓半徑，外圓半徑。
為達到切制完整齒面及正常嚙合，刀盤主要參數需滿足如下條件 1)加工錐齒輪齒寬b<2Rsinθ 其中 2)齒槽底凹入量 其中c*m—嚙合頂隙； 在上述條件下，進行下列步驟運算以確定z0(刀齒數)、R0(切削圓半徑)、R(外圓半徑) 3)初定R 4)確定z0 當刀齒刀刃自OC方向勻速運動，在假想齒圈齒寬中點C處vC＝R0ω0，相應假想齒圈勻速迴轉，在C點相對刀刃的運動vC＇＝Lcω，c點處阿基米德螺線的螺旋角為βc。
解得 其中R0＝R-Δh、Lc—齒寬中點c基錐母線長，解得的z0不為整數，確定刀盤實際齒數

為整數且大於計算的z0。
5)確定刀盤實際

R* 當刀盤實際齒數

確定後 6)刀盤參數與工件參數變化關係 由及可以得到 當刀盤

已定，工件參數Lc、δb、z、βc滿足上式關係即能夠進行切削，與假想齒圈齒數zQ是否為整數無關。
實施球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法的工具機的刀齒具有展成精切齒面的直線刃、成形切削齒根的圓弧刃和用於粗切齒槽的凹形刃或直線刃。
對於這種刀齒齒形，需確定以下參數 1)用於精切的直線刃與頂刃夾角θ σ＝αA+invαA+ηb＝tgαA+ηb 式中αA—A點漸開線壓力角 invαA—A點漸開線漸開角 ηb—基圓槽寬半角 其中 zv—當量齒輪齒數，αv—當量齒輪齒形角； 2)確定用於粗切的直線刃位置的角度ε ε＝σ+tgα+ηb＝tgαA+tgα+2ηb 3)刀尖寬度S 刀齒頂刃寬度S應小於齒輪小端的槽底寬度；並應大於齒輪大端槽底寬度的一半，即應保持2l>S>l＇，l—齒輪小端的槽底寬度一半，l＇一大端槽底寬度一半。
在標準錐齒輪情況下齒形角α＝20°、齒根高hf＝1.2m、切向修正係數τ＝0，l≈0.23m、l＇＝0.35m，可取S＝0.4m； 4)用於精切的直線刃與頂刃的過渡圓弧半徑為ρf 為切出有效漸開線長度 ρf<c*m 為切出完整齒槽槽底 與現有技術相比本發明的有益效果是 1.所加工錐齒輪為球面漸開線齒形，具有瞬時速比恆定、可精確控制、調整齒面接觸區......提高錐齒輪嚙合質量，並可達到加工齒輪互換。
2.工具機運動、控制簡單，採用雙工位完成粗、精切削，可獲得高切齒效率。
3.切齒刀具設計、製造簡單並極易實現輪齒修形及採用超硬刀具材料高速切削或硬齒面刮削。
4.顯著降低切齒設備製造成本。



下面結合附圖對本發明作進一步的說明 圖1是雙工位、單刀盤切齒運動及調整關係圖； 圖2是刀齒結構的主視圖； 圖3是收縮齒制錐齒輪角度計算關係圖； 圖4是刀盤切削運動圖； 圖5是阿基米德螺線齒錐齒輪齒面生成圖； 圖6是阿基米德螺線齒線與螺旋角關係圖； 圖7是刀齒齒形計算圖； 圖8-a)是雙工位、單刀盤切齒工具機組成結構示意圖的主視圖； 圖8-b)是雙工位、單刀盤切齒工具機組成結構示意圖的俯視圖； 圖中1.刀盤，2.刀座，3.迴轉座，4.蝸杆渦輪副，5.工件座，6.滑板，Q.球面大圓平面，T.刀盤端平面，I.1工位，II.2工位，B.直線刃，C.圓弧刃，D.凹形刃或直線刃。

具體實施例方式 下面結合附圖對本發明作詳細的描述 為了實現連續分度高效切齒，減少切齒刀盤數量，同時保證獲得球面漸開線齒形收縮齒制嚙合優良的螺旋錐齒輪，本發明技術方案所展示的是一種採用雙工位、單刀盤、連續分齒的切齒工具機；在刀盤1的一側(1工位)完成齒槽粗切及一側凹齒面精切；在刀盤1的另一側(2工位)完成另側凸齒面精切。其特徵為刀齒在刀盤1周邊均勻設置，同時每個刀齒為徑向固定安裝，每個刀齒由位於刀盤端平面T中的包絡精切出齒側面的直線刃B，刀齒齒頂成形切出齒根的圓弧刃C，粗切齒槽的凹形刃或直線刃D組成。切齒時，刀盤軸與齒坯軸呈空間交叉位置，刀盤迴轉平面(即端面T)與齒坯基圓錐切平面(球面大圓平面)Q垂直，刀盤迴轉角速度為

齒坯迴轉角速度為

假想球面大圓平面Q迴轉角速度為

並且均為勻速迴轉，其間

滿足分齒關係，

滿足齒坯按基圓錐做純滾動的運動關係，

滿足阿基米德螺線運動合成及分齒關係。在附加展成運動狀況下，展成包絡切出收縮齒制、球面漸開線齒形、阿基米德螺線齒錐齒輪，齒面接觸區可控。刀盤實質為0°齒形角、多頭、大直徑、圓周方向進給飛刀，切齒過程為圓周方向進給連續滾銑基錐齒線為阿基米德螺線的螺旋錐齒輪。
1.參閱圖1與圖2，首先需要具體加以說明的是刀盤、齒坯的安裝、調整關係及切齒運動。
圖1中表示了雙工位、單刀盤、連續分齒切制收縮齒制球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪時刀盤、齒坯安裝關係及切齒運動。刀盤的每個刀齒具有展成精切齒面的直線刃、成形切削齒根的圓弧刃和粗切齒槽的凹形或直線刃；刀盤中的精切齒面的直線刃按徑向位置設置並且均勻分布在刀盤的端平面T中。刀盤中的刀齒數為z0、迴轉角速度為

切削形成齒面的切削點半徑為R0，R0稱作切削圓半徑。
在雙工位與兩工件基圓錐相切的兩球面大圓平面Q互相平行並與刀盤端平面T垂直，又與刀盤半徑為R0的切削圓相切於直徑cO0c兩端點c處，兩球面大圓平面Q中的假想齒圈(假想齒數為zQ、假想迴轉角速度為

)迴轉中心O均位於刀盤的端平面T中，顯然，O-O軸與刀盤O0軸保持垂直交叉關係，且在任何圓周進給位置均不改變。
工件兩工位的調整，包括工件軸OO1與各自球面大圓平面Q夾角為基錐角δb，在球面大圓平面Q內按切削調整角ψ和切削區角μ進行安裝調整，而工件在OO1軸上的位置需保證Oc＝Lc(Lc—齒寬中點c基錐母線長)，工件繞各自OO1軸迴轉，角速度為

兩工位ω1方向相反。
按在圖1中標示的運動方向，以切削右旋錐齒輪為例，在I工位安裝齒坯，完成齒槽粗切及右旋凹齒面精切(按刀盤

方向，刀齒自小端切向大端)，在II工位安裝已經在I工位切過的齒坯，按刀盤

方向，刀齒自大端切向小端，完成右旋凸齒面精切。這一切齒過程兩工位是同時進行的，並且是在刀盤繞O-O軸附加迴轉

工件軸OO1附加迴轉Δω1條件下，展成包絡齒面。
參閱圖3，上述安裝、調整參數計算 1)基錐角δb 式中δ—節錐角，α—齒形角 2)切削調整角ψ 式中δf—根錐角 3)切削區角μ 式中δa—頂錐角 2.需要具體加以說明的是切齒運動與齒面形成的關係，其中包括刀盤與球面大圓平面Q上假想齒圈的運動關係和球面大圓平面Q上假想齒圈與齒坯加工齒面的關係以及兩工位的關係。
參閱圖4與圖5，圖中紙面即為刀盤端面T。與T垂直的球面大圓平面Q和刀盤上半徑為R0的切削圓切於C點，刀盤外徑為2R，處於刀盤徑向的直線刀刃通過ab弦上任意點W時，在球面大圓平面Q上沿ab方向切削速度 Rw＝O0W 取ω0為等角速度，則vc為一勻速直線運動。
依分齒運動關係zQ—假想齒圈齒數，z0—刀盤齒數。
依以基圓錐純滾動合成球面大圓平面Q上切削跡線包絡展成全齒面。
滿足上述切齒運動關係，使得式中z—加工齒輪齒數，達到分齒與zQ無關，且球面大圓平面Q上刀刃切削跡線如圖5中所示，刀刃沿徑向OK方向以vc做勻速直線運動的同時，球面大圓平面Q以ω作勻速迴轉，刀刃切削點合成運動切削跡線為阿基米德螺旋線，這一切削跡線在圓周進給過程中逐次切過μ角內包含的全部切削區包絡展成全齒面。
圖1為切削右旋阿基米德螺線齒錐齒輪初始位置，其中左側I工位，刀盤刀齒自工件小端切向大端，在完成

進給過程中(即刀盤端面T繞O-O轉過μ角)，刀齒精切直線刃形成凹齒面，與此同時，刀齒粗切凹形或直線刃及齒頂圓弧刃去除齒槽內大部分餘量完成粗切，至切削終了，齒頂圓弧刃完成成形切削齒根。I工位加工完畢，已粗切過齒槽及精切過凹齒面的齒坯，再安裝在II工位，刀盤刀齒自工件大端切向小端進行凸齒面精切。即一次完整的切削過程中，同時完成I工位齒坯的粗開槽與精切凹面，在II工位則精切凸面最後完成齒面雙側全部切齒。
3.具體說明刀盤主要參數及刀齒齒形參數擬定以及共軛齒面接觸區控制。
1)切齒刀盤主要參數 參閱圖4與圖1，切齒刀盤主要參數包括刀齒數z0及切削圓半徑R0、外圓半徑R。切齒刀盤在切削齒面時沒有沿齒寬方向的進給運動，齒面不是由刀刃上的固定一點切成，而是由一小段直線刀刃(即R-R0段)切成，並在齒槽槽底齒根部位形成凹入Δh(如圖4中所示)。
為達到切制完整齒面及正常嚙合，刀盤主要參數需滿足如下條件 a.加工錐齒輪齒寬b<2Rsinθ 其中 b.齒槽底凹入量 其中c*m——嚙合頂隙， 在上述條件下，進行下列步驟運算以確定z0、R0、R c.初定R d.確定z0 參閱圖6，圖中表示了球面大圓平面Q假想齒圈迴轉運動與刀盤刀齒切削點運動關係。當刀齒刀刃自OC方向勻速運動，在假想齒圈齒寬中點C處vC＝R0ω0，相應假想齒圈勻速迴轉

在C點相對刀刃的運動vC＇＝Lcω，c點處阿基米德螺線的螺旋角為βc。
解得 其中 R0＝R-Δh 顯然，解得的z0不為整數，須選擇確定刀盤實際齒數

為整數且大於計算的z0。
e.確定刀盤實際

R* 當刀盤實際齒數

確定後 f.刀盤參數與工件參數變化關係 由及前述切齒運動的重要關係可以得到 這說明當刀盤

已定，工件參數Lc、δb、z、βc滿足上式關係均可進行切削，並進一步說明與假想齒圈齒數zQ是否為整數無關，在刀盤結構設計上，如能實現鑲裝刀齒沿刀盤徑向尺寸可調改變

以及刀齒隔齒安裝(

須為相隔齒數的整數倍)均可進一步擴大刀盤加工使用範圍。
2)刀齒齒形參數 參閱圖7，為了確定刀齒的齒形參數，必須先清楚切削齒面終了時(即刀盤端面T繞O-O轉過μ角，圓周進給結束的瞬間)，刀齒在齒槽中的位置。附圖7中表示的是加工錐齒輪輪齒小端背錐當量齒輪的齒槽槽型，由於刀齒的齒形角為0°，從理論上講球面漸開線是由刀齒精切直線刃上的A點形成，而在切削終了的瞬時，A點位於工件基圓錐的切平面上。輪齒上的A點則將齒面分為有效漸開線嚙合段(按滾切包絡形成)和過渡段(由刀齒頂刃和過渡圓弧刃按成形法切出)。刀齒的結構形狀還取決於粗切刃的位置與形狀，粗切刃只用於切除齒槽內餘量並不得參加另側齒面切削，因此粗切刃與齒槽的另側齒面間一定要保留有間隙δ。
工件齒槽的過渡段及齒根由刀具的過渡圓弧刃及一段直線刃口切出，需符合圖4中Δh的要求，刀齒的頂刃做成直線形且在齒槽底部的中點與根圓錐相切，用於精切的直線刃與頂刃用半徑為ρf的圓弧連接。
對於這種刀齒齒形，需確定以下參數。
a.用於精切的直線刃與頂刃夾角θσ＝αA+invαA+ηb＝tgαA+ηb式中αA—A點漸開線壓力角invαA—A點漸開線漸開角ηb—基圓槽寬半角 其中zv—當量齒輪齒數，αv—當量齒輪齒形角。
b.確定用於粗切的直線刃位置的角度ε 刀齒粗切刃在被加工齒輪齒槽中的位置，應保證它與另側齒面有一定間隙δ；另外，刀齒本身需有足夠的強度。滿足這兩個條件的最好形式是粗切刃製成漸開線的等距曲線。這樣的凹形刀刃製造複雜，可採用直線形粗切刃。
上述直線形粗切刃是與齒槽另側齒面漸開線的切線平行的直線，相距保持間隙δ，此漸開線的切線是在漸開線分度圓處做出， ε＝σ+tgαv+ηb＝tgαA+tgαv+2ηb c.刀尖寬度S 刀齒頂刃寬度S應小於齒輪小端的槽底寬度；並應大於齒輪大端槽底寬度的一半，以免在大端槽底留下殘餘金屬，即應保持2l>S>l＇，l—齒輪小端的槽底寬度一半，l＇—大端槽底寬度一半。
在標準錐齒輪情況下齒形角α＝20°、齒根高hf＝1.2m、切向修正係數τ＝0，l≈0.23m、l＇＝0.35m，可取S＝0.4m。
d.用於精切的直線刃與頂刃的過渡圓弧半徑為ρf 為切出有效漸開線長度 ρf<c*m 為切出完整齒槽槽底 3)共軛齒面接觸區控制 前述刀盤、刀齒設計中，直線精切刃位於刀盤端平面T中，按圓周徑向均勻排列，切齒時，在球面大圓平面Q上形成的齒線是阿基米德螺旋線，即是齒面共軛時的瞬時接觸線。為控制共軛齒面接觸區需要，僅需如在圖2中所示的假想線，使精切直線刃按圖中所示方向傾斜γ角，其繞迴轉軸迴轉將成為內凹γ角的圓錐面。切齒時，精切刃通過球面大圓平面Q切削點的運動軌跡不再是刀盤端平面T中的直線而是內凹γ角的圓錐面上的一段雙曲線，將輪齒小端、大端少許過切(無論凹齒面還是凸齒面均如此)，使齒面具有「鼓形」性質，達到控制接觸區目的。此種獲得鼓形修正的方法早已為多種銑齒、磨齒加工所成功應用。
4.最後說明雙工位、單刀盤、連續分齒切制阿基米德螺線齒錐齒輪的切齒工具機的組成及調整。按圖1所示的雙工位，單刀盤切齒運動及調整關係為基礎設計的切齒工具機，其結構組成表示於圖8，其中a)為主視圖，b)為俯視圖。
(1)工具機組成 工具機採用臥式布局，鑲齒結構的單刀盤1安裝在刀座2上，刀座2坐落在迴轉座3的平面導軌上並可沿圖示①的方向調整、固定。半圓形的迴轉座3可繞軸O-O進行迴轉調整角度(即沿圖示②的方向迴轉調整)，迴轉座3外圓製成扇形蝸輪，與蝸杆構成蝸杆、蝸輪副4以驅動迴轉座3。
工件座5的設計結構與傳統錐齒輪切齒工具機無異，工件座5坐落在滑板6上，兩者間制有圓弧導軌可按圖示③的方向迴轉調整角度，滑板6可按O-O軸方向(即沿圖示④的方向移動調整)進退。
(2)切齒安裝與運動調整 切齒安裝調整 a.工件基錐角δb調整 由工件座5，按圖示③的方向迴轉調整(即工件座5沿滑板6上圓弧導軌繞O點擺動調整)。
b.工件切削區ψ、μ調整 由迴轉座3沿圖示②的方向迴轉調整(即半圓形的迴轉座3繞軸O-O進行迴轉調整角度)。
c.工件齒寬中點C位置調整 由刀座2，按圖示①的方向移動Lc。
d.刀盤切削圓半徑R0調整 由滑板6，按圖示④的方移動調整。
切齒運動調整 a.刀盤迴轉n0 刀盤軸由交流調速電機驅動，轉速切削速度v依據工件參數、材料、熱處理狀況及刀具材料選擇。
b.迴轉座迴轉Δn 驅動電機經蝸杆蝸輪副4完成圓周進給，可採用一般電機驅動也可採用伺服電機變速驅動，達到切齒過程中保持切削力最小波動。
c.工件迴轉n1及附加進給迴轉Δn1 工件軸由伺服電機驅動，同時與n0、Δn聯動。保持完成分齒，保持達到工件齒麵包絡展成。
綜上所述，此種切齒方法在提高切齒效率、控制共軛齒面接觸區、獲得球面漸開線齒形優化嚙合質量、簡化切齒設備設計及製造諸方面具有獨具的特色。
實施例 齒數參數 切齒調整參數 刀盤及刀齒參數

權利要求
1.一種球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法，其特徵為
1)切制球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪的方法是採用具有雙工位、單刀盤和能夠連續分齒的工具機；
2)切齒時先在刀盤(1)一側的1工位完成齒槽粗切及輪齒一側凹齒面的精切，然後在刀盤(1)另一側的2工位完成輪齒另一側凸齒面的精切；
3)切齒時切齒刀盤(1)上的每個刀齒由位於刀盤端平面(T)中用於精切的直線刃(B)包絡切出輪齒側面、刀齒齒頂的圓弧刃(C)成形切出齒根、用於粗切的凹形刃或直線刃(D)切除齒槽餘量；
4)切齒時刀盤軸與齒坯軸呈空間交叉位置，刀盤迴轉端面(T)與齒坯基圓錐切平面即球面大圓平面(Q)垂直，刀盤迴轉角速度
齒坯迴轉角速度
假想球面大圓平面(Q)迴轉角速度
均為勻速迴轉，其間刀盤迴轉角速度
假想球面大圓平面(Q)迴轉角速度
滿足分齒關係，假想球面大圓平面(Q)迴轉角速度
齒坯迴轉角速度
滿足齒坯按基圓錐做純滾動的運動關係，刀盤迴轉角速度
齒坯迴轉角速度
滿足阿基米德螺線運動合成及分齒關係。在附加展成運動狀況下，式中δb—錐齒輪基錐角，展成包絡切出球面漸開線齒形阿基米德螺線齒螺旋錐齒輪，齒面接觸區可控；
5)實質為0°齒形角、多頭、大直徑、圓周方向進給飛刀的刀盤(1)切齒過程為圓周方向進給，連續滾銑基錐齒線為阿基米德螺線的螺旋錐齒輪。
2.按照權利要求1所述的球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法，其特徵是所述的刀盤迴轉角速度
齒坯迴轉角速度
滿足阿基米德螺線運動合成及分齒關係，由公式保證，其中z—加工齒輪齒數，z0—刀盤齒數，與假想齒圈齒數zQ無關。
3.按照權利要求1所述的球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法，其特徵是所述的齒面接觸區可控是指由用於精切的直線刃傾斜γ角，其繞迴轉軸迴轉成為內凹γ角的圓錐面，將輪齒小端、大端少許過切，使齒面具有「鼓形」性質。
4.實施權利要求1所述的球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法的工具機，其特徵在於，所述的工具機主要由刀盤(1)、刀座(2)、迴轉座(3)、蝸杆渦輪副(4)、工件座(5)與滑板(6)組成；
刀盤(1)安裝在刀盤軸的上端，刀盤軸垂直地安裝在刀座(2)上成轉動連接，刀盤軸的下端與驅動電機連接，刀座(2)安裝在迴轉座(3)的平面導軌上並能夠左右移動調整或鎖緊，迴轉座(3)安裝在工具機的床身上，迴轉座(3)呈半圓形的底部製成扇形蝸輪，其與蝸杆構成蝸杆渦輪副(4)，並在電機的帶動下驅動迴轉座(3)繞軸O-O迴轉調整角度，工件座(5)安裝在滑板(6)上，兩者間通過圓弧導軌成滑動連接，滑板安裝在床身上，工件座(5)的迴轉軸線與O-O軸相交，即圍繞交點迴轉調整角度，滑板(6)能夠沿O-O軸的方向前後進退移動。
5.按照權利要求4所述的實施權利要求1所述的球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法的工具機，其特徵是刀盤(1)中的刀齒的精切齒面的直線刃(B)按徑向位置設置並且均勻分布在刀盤的端平面(T)中；刀盤(1)主要參數包括刀齒數(z0)、迴轉角速度
切削形成齒面的切削點半徑即切削圓半徑(R0)，外圓半徑(R)；
為達到切制完整齒面及正常嚙合，刀盤主要參數需滿足如下條件
1)加工錐齒輪齒寬b<2Rsinθ
其中
2)齒槽底凹入量
其中c*m—嚙合頂隙；
在上述條件下，進行下列步驟運算以確定z0、R0、R
3)初定R
4)確定z0
當刀齒刀刃自OC方向勻速運動，在假想齒圈齒寬中點C處vC＝R0ω0，相應假想齒圈勻速迴轉，在C點相對刀刃的運動vC′＝Lcω，c點處阿基米德螺線的螺旋角為βc。
解得
其中R0＝R-Δh、Lc—齒寬中點c基錐母線長，解得的z0不為整數，確定刀盤實際齒數
為整數且大於計算的z0。
5)確定刀盤實際
R*
當刀盤實際齒數
確定後
6)刀盤參數與工件參數變化關係
由及可以得到
當刀盤
已定，工件參數Lc、δb、z、βc滿足上式關係即能夠進行切削，與假想齒圈齒數zQ是否為整數無關。
6.按照權利要求5所述的實施權利要求1所述的球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法的工具機，其特徵在於，所述的刀齒具有展成精切齒面的直線刃(B)、成形切削齒根的圓弧刃(C)和用於粗切齒槽的的凹形刃或直線刃(D)；
對於這種刀齒齒形，需確定以下參數
1)用於精切的直線刃(B)與頂刃夾角θ
σ＝αA+invαA+ηb＝tgαA+ηb
式中αA—A點漸開線壓力角
invαA—A點漸開線漸開角
ηb—基圓槽寬半角
其中zv—當量齒輪齒數，αv—當量齒輪齒形角；
2)確定用於粗切的直線刃位置的角度ε
ε＝σ+tgα+ηb＝tgαA+tgα+2ηb
3)刀尖寬度S
刀齒頂刃寬度S應小於齒輪小端的槽底寬度；並應大於齒輪大端槽底寬度的一半，即應保持2l>S>l′，l—齒輪小端的槽底寬度一半，l′—大端槽底寬度一半。
在標準錐齒輪情況下齒形角α＝20°、齒根高hf＝1.2m、切向修正係數τ＝0，l≈0.23m、l′＝0.35m，可取S＝0.4m；
4)用於精切的直線刃(B)與頂刃的過渡圓弧半徑為ρf
為切出有效漸開線長度ρf<c*m
為切出完整齒槽槽底
全文摘要
本發明公開了一種球面漸開線齒形阿基米德螺線齒錐齒輪切齒法與工具機。克服現行切齒法構成原理性誤差，繁雜修正計算、工具機試切、調整等弊病。本切齒法採用具有雙工位、單刀盤和能夠連續分齒的工具機；切齒時先在刀盤一側的I工位完成齒槽粗切及輪齒凹齒面的精切，然後在刀盤另一側的II工位完成輪齒凸齒面的精切；由切齒刀盤上的每個刀齒直線刃包絡切出輪齒側面、齒頂圓弧刃切出齒根、粗切凹形刃切除齒槽餘量；切齒時刀盤軸與齒坯軸呈空間交叉位置，刀盤迴轉端面與齒坯基圓錐切平面垂直，刀盤、齒坯、假想球面大圓平面均為勻速迴轉，刀盤切齒時為圓周方向進給，連續滾銑基錐齒線為阿基米德螺線的螺旋錐齒輪。提供實現上述切齒法的工具機、刀盤與刀齒。
文檔編號B23F23/00GK101391324SQ20081005135
公開日2009年3月25日 申請日期2008年10月30日 優先權日2008年10月30日
發明者彭福華, 楊兆軍, 於立娟 申請人:吉林大學