CN100537099C - 一种两齿差摆线滚刀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种两齿差摆线滚刀。本发明属于齿轮加工技术领域。两齿差摆线滚刀，包括刀体和刀齿，刀体上设有刀齿，其特点是：刀齿为两齿差摆线包络齿形，其法向节距、轴向节距、第一铲背量为t_n＝2πR_LC/Z₁、t_z＝t_n/cosλ、K＝(πD/Z_k)tgβ。本发明具有的优点：1.采用滚齿工艺加工，并能一次切削完成。2.工件齿形各部留磨量均匀，且无尖角。3.加工效率高，节约工件材料，使用性能和耐用度高，淬火的废品率低等。

Description

一种两齿差摆线滚刀

技术领域

本发明属于齿轮加工技术领域，特别是涉及一种两齿差摆线滚刀。

背景技术

目前，两齿差摆线齿轮采用铣齿刀进行加工。如附图5所示，两齿差摆线齿形9是由两条一齿差摆线齿形8复合而成。阴影部分即为两齿差齿形。所以，两齿差摆线齿加工，在行业中一直采用铣齿的方法。制齿时先按一条一齿差摆线齿形将工件加工到位，然后改变工件对刀角度，再按另一条一齿差摆线齿形加工到位，也就是说一个齿需要两次加工才能完成。此加工工艺有诸多弊端，首先是效率低。其二是毛坯余量大，材料浪费。第三是齿形有尖角，不利于后序磨齿加工。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题，而提供了一种两齿差摆线滚刀。

本发明的目的是提供一种结构简单、能加工两齿差摆线齿轮的两齿差摆线滚刀。

本发明滚刀设计的基本原理：

两齿差摆线齿形是由两条一齿差摆线齿形复合而成。如图5所示，阴影部分即为两齿差齿形。因此，两齿差摆线齿轮和一齿差摆线齿轮一样与其共轭蜗杆在啮合时是点接触，它们的啮合线是一根空间曲线。根据啮合原理导出蜗杆齿形的数学方程。在这个蜗杆的螺纹上开槽铲齿，就能得到两齿差摆线齿轮滚刀。

本发明采取如下技术方案：

两齿差摆线滚刀，包括刀体和刀齿，刀体上设有刀齿，其特点是：刀齿为两齿差摆线包络齿形，其法向节距、轴向节距、第一铲背量为，

$t_n=\frac{2\mathrm{\π}{R}_{\mathrm{LC}}}{Z_1}$

$t_Z=\frac{t_n}{\cos \mathrm{\λ}}$

$K=\frac{\mathrm{\πD}}{Z_k}\mathrm{tg\β}$

式中：t_n为法向节距

      t_z为轴向节距

      K为铲背量

      λ为螺旋升角

      R_LC为两齿差摆线轮齿顶圆半径

      D为滚刀外径

      Z_K为滚刀端面齿数

      β为齿顶后角

本发明还可以采用如下技术措施：

所述的两齿差摆线滚刀，其特点是：第二铲背量、螺旋升角、齿顶后角为，

K1＝1.2-1.5K

λ＝2.5°-5°

β＝8°-10°

式中：K1为第二铲背量

所述的两齿差摆线滚刀，其特点是：滚刀齿形有避免产生齿轮齿顶尖角的复合曲线，滚刀加工出的齿轮符合两齿差摆线齿轮齿形规范。

本发明具有的优点和积极效果：

两齿差摆线滚刀的发明，使工件两齿差摆线轮能采用滚齿工艺加工，并能将摆线齿一次切削完成。这在行业中是独创的，也是本发明的最大技术特点。另外两齿差滚刀齿形采用了独创的复合曲线后，加工出的工件齿形各部留磨量均匀，且无尖角。

本发明两齿差摆线滚刀应用后，取得了显著的积极效果和很高的使用价值。首先加工效率相对原铣齿工艺提高约四倍；第二，摆线轮一次加工完成，去掉了工艺测量的留量，使摆线轮毛坯外圆直径减小，从而节约了工件材料，降低了热处理费用和机床刀具的损耗，经济效果相当显著；第三滚刀的使用性能和耐用度远高于铣刀，这就大大降低了刀具的使用成本。另外两齿差滚刀采用了复合齿形，避免了原铣齿工艺两次加工所形成的尖角，大大降低了淬火的废品率和进口设备成形磨床砂轮的消耗。

附图说明

图1是两齿差摆线滚刀结构示意图；

图2是图1左视结构示意图；

图3是滚刀与摆线齿轮啮合结构示意图；

图4是两齿差摆线啮合结构示意图；

图5现有摆线齿形结构示意图。

图中，1-滚刀，2-滚刀齿形复合曲线，3-工件摆线齿形曲线，4-滚刀齿顶修形曲线，5-齿顶尖角，6-摆线轮齿，7-针齿，8-一齿差摆线齿形，9-二齿差摆线齿形。

具体实施方式

为能进一步了解本发明的内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

参阅图1、图2、图3、图4和图5。

两齿差摆线滚刀1，包括刀体和刀齿，刀体上设有刀齿，其刀齿为两齿差摆线齿形，其法向节距、法向节距、第一铲背量为，

$t_n=\frac{2\mathrm{\π}{R}_{\mathrm{LC}}}{Z_1}$

$t_Z=\frac{t_n}{\cos \mathrm{\λ}}$

$K=\frac{\mathrm{\πD}}{Z_k}\mathrm{tg\β}$

本实施例中，两齿差摆线轮齿顶圆半径R_LC＝83.9mm，滚刀外经D＝150mm，滚刀端面齿数Z_K＝14，螺旋升角λ＝3.133°齿顶后角β＝9°

本实施例两齿差摆线滚刀：t_n为法向节距＝23.948mm，第一铲背量K＝5.5mm，第二铲背量K1＝1.5K≈8.5mm。

两齿差摆线滚刀齿形为避免产生齿轮齿顶尖角，加工有滚刀齿形复合曲线2，滚刀加工出的齿轮符合两齿差摆线齿轮齿形规范。

本实施例滚刀齿形的设计方法与计算：

滚刀齿形是决定滚刀性质的最重要特征。两齿差摆线齿形的计算方法采用的是包络线法。加工摆线轮时，是滚刀的齿形曲线包络出摆线齿轮的齿形曲线。反过来，摆线齿轮的齿形曲线亦能包络出滚刀基本齿条的齿形曲线。推导滚刀齿形曲线方程时应先导出针齿中心运动轨迹的包络线，然后再求出这条包络线的等距线作为滚刀的法向齿形。针齿中心运动轨迹的包络线，可由摆线针轮传动啮合原理得到摆线针齿中心的运动轨迹方程为(按摆线针轮传动推导得出)：

$x_0=R_Z\cos \frac{1}{Z_2}{\mathrm{\ψ}}_B-A{\cos \mathrm{\ψ}}_B$

$y_0=R_Z\sin \frac{1}{Z_2}{\mathrm{\ψ}}_B-A{\sin \mathrm{\ψ}}_B$

根据前述原理可导出针齿中心运动轨迹的包络线方程为：

$x_n=R_z\cos (\mathrm{\ψ}-\frac{1}{Z_2}{\mathrm{\ψ}}_B)-A\cos (\mathrm{\ψ}-{\mathrm{\ψ}}_B)$

$y_n=R_{\mathrm{lc}}\mathrm{\ψ}-R_z\sin (\mathrm{\ψ}-\frac{1}{Z_2}{\mathrm{\ψ}}_B)-A\sin (\mathrm{\ψ}-{\mathrm{\ψ}}_B)$

最后可参考摆线针轮传动中推导等距曲线的方法，得到滚刀的法向齿形方程为：

$x=R_{\mathrm{lc}}\text{\ψ-}{R}_Z\sin (\mathrm{\ψ}-\frac{1}{Z_2}{\mathrm{\ψ}}_B)+A\sin (\mathrm{\ψ}-{\mathrm{\ψ}}_B)+r_z\cos a$

$y=R_{\mathrm{lc}}\text{-}{R}_Z\cos (\mathrm{\ψ}-\frac{1}{Z_2}{\mathrm{\ψ}}_B)+A\cos (\mathrm{\ψ}-{\mathrm{\ψ}}_B)+r_z\sin a$

上式中的ψ和α值可根据不同规格的下列两齿差摆线齿轮设计参数导出。如图4所示，各参数的意义如下：

R_lc——两齿差摆线轮齿顶圆半径

R_z——针齿中心圆半径

Z₂——针齿7数

r_z——针齿7半径

Z₁——摆线轮齿数

A——偏心距

两齿差滚刀齿形计算中，角ψ_B是滚刀法向齿形方程的自变量，它的变化范围是0°～ψ_Bmax，而ψ_Bmax值决定了滚刀齿形设计的重要参数——滚刀节距。不同规格的滚刀，其节距随两齿差摆线轮齿6顶圆半径R_lc变化。因此，ψ_Bmax的正确取值是非常重要的，本发明中ψ_Bmax的值是利用计算机技术采用趋近法的求得的。另外，原铣齿工艺加工的两齿差摆线齿，齿顶尖角5(如图3所示)，淬火时尖角部易产生的裂纹而且磨量不均匀。因此，本发明对滚刀顶部进行了修形设计，变齿顶尖角为圆弧曲线，并使两条曲线在交点相切，确保滚刀齿形复合曲线2平滑完整。滚刀齿顶修形曲线4的修形圆弧曲线的半径和切点关系到摆线轮的啮合性能，所以每个滚刀的具体修形数据要根据不同规格的摆线齿轮参数，按加工后符合工件摆线齿形曲线3的要求计算给出。最后滚刀齿形复合曲线2如图3所示。

Claims (3)

1.一种两齿差摆线滚刀，包括刀体和刀齿，刀体上设有刀齿，其特征是：

刀齿为两齿差摆线包络齿形，其法向节距、轴向节距、第一铲背量为，

$t_n=\frac{{2\mathrm{\πR}}_{\mathrm{LC}}}{Z_1}$

$t_Z=\frac{t_n}{\cos \mathrm{\λ}}$

$K=\frac{\mathrm{\πD}}{Z_k}\mathrm{tg\β}$

式中：t_n为法向节距

t_Z为轴向节距

K为第一铲背量

λ为螺旋升角

R_LC为两齿差摆线轮齿顶圆半径

D为滚刀外径

Z₁摆线轮齿数

Z_k为滚刀端面齿数

β为齿顶后角。

2.根据权利要求1所述的两齿差摆线滚刀，其特征是：第二铲背量、螺旋升角、齿顶后角为，

K1＝1.2-1.5K

λ＝2.5°-5°

β＝8°-10°

式中：K1为第二铲背量。

3.根据权利要求1所述的两齿差摆线滚刀，其特征是：滚刀有避免产生齿轮齿顶尖角的滚刀齿形复合曲线，滚刀加工出的齿轮符合两齿差摆线齿轮齿形规范。

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