CN101890540B - 一种弧齿圆柱齿轮的加工方法 - Google Patents

一种弧齿圆柱齿轮的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种弧齿圆柱齿轮的弧齿齿面双向包络式加工方法。弧齿圆柱齿轮的齿线是圆弧的一部分，齿廓为渐开线，齿轮的周向齿厚相等；在加工齿轮时，使用圆锥形刀盘旋转加工齿面，凸、凹齿面分别加工，刀盘在旋转加工齿面时，使用展成包络加工方式实现渐开线齿廓，圆弧齿线由圆锥形刀盘的锥面刀刃包络加工而成；刀盘在切削时，作高速旋转运动，同时跟随刀架摆动。本发明可以加工出周向齿厚相等的弧齿圆柱齿轮，方法科学合理简单，弧齿圆柱齿轮副啮合平稳、可靠，在啮合过程中无轴向分力，重叠系数大。使用性能好，噪音小，承载能力强，传动平稳、效率高，抗弯强度大，能满足一些特残行业产品用齿轮的需要，同时推动机械传动装置性能的发展。

Description

一种弧齿圆柱齿轮的加工方法
技术领域
本发明涉及一种弧齿圆柱齿轮的加工方法——弧齿齿面双向包络式加工方法，属于齿轮技术领域。
背景技术
弧齿圆柱齿轮作为一种新型的圆柱齿轮，其具有啮合性能好、重叠系数大、噪音小、承载力强、轴向力可以相互抵消、传动效率高、抗弯强度大、齿面接触强度好等优点。在大多数应用环境下可以代替直齿、斜齿及人字齿圆柱齿轮的应用，其具有广阔的应用前景。已有多种文献提及的弧齿圆柱齿轮加工方法，但文献中提及的加工技术并不能有效的加工出周向齿厚相等的弧齿圆柱齿轮，如专利文献ZL90105655.3所公开的弧齿圆柱齿轮加工方法，其在加工弧齿圆柱齿轮时，刀片的工作基面法向随旋转圆盘转动而不断变换，以该方法加工出来的弧齿圆柱齿轮，其在齿线圆弧的法向方向上齿槽宽度是相等的，即齿轮的法向槽宽相等，而齿轮的周向槽宽不等，这样在齿轮的周向方向上的齿厚就不相等，其加工的弧齿圆柱齿轮，齿轮边缘的周向齿厚小于齿轮中部的周向齿厚，齿线圆弧包含的圆周角越大，这种不相等现象越明显，在进行展成法加工时，甚至会导致弧齿的两边缺失，影响齿轮强度；同时，这种不相等会导致齿轮在传动时易断齿，齿轮副的啮合不平稳，承载能力差。专利文献ZL200410041297.2所公开的弧齿圆柱齿轮及其加工方法，使用平行连杆式运动方式实现弧齿圆柱齿轮加工，其在加工弧齿圆柱齿轮时，刀片的安装在连杆体上，刀片随连杆平动，但这种加工方法限制了刀片的尺寸，刀片尺寸小、强度低，很难实现对金属毛坯的切削。
现有的加工方法并不能有效的加工出周向齿厚相等的弧齿圆柱齿轮，现有的弧齿圆柱齿轮不能满足一些行业发展的需要。
发明内容
本发明的目的是针对上述现有技术存在的不足，为满足市场的需求，提出一种弧齿圆柱齿轮的弧齿齿面双向包络式加工方法，该方法可以有效的加工出周向齿厚相等的弧齿圆柱齿轮，保证弧齿圆柱齿轮副的平稳啮合。
本发明的技术方案是：一种弧齿圆柱齿轮的弧齿齿面双向包络式加工方法，包括如下步骤：
(1)、固定被加工齿轮，并根据被加工齿轮的分度圆半径调整齿轮中心到刀盘的距离；被加工齿轮可沿其轴心作圆周运动并作平移，实现齿面的展成法加工；
(2)、将加工齿面的两个圆锥形刀盘分别固定在刀架上，刀架安装在可以摆动的支撑架上，圆锥形刀盘在切削时，作旋转运动，同时跟随刀架做摆动，两个圆锥形刀盘的锥面刀刃分别包络加工出弧齿的凸齿面与凹齿面；
(3)、加工出弧齿圆柱齿轮的一个轮齿后，被加工齿轮作分度运动，同理加工下一个轮齿，直至加工好弧齿圆柱齿轮的全部轮齿。
加工出弧齿的凸齿面与凹齿面的两个圆锥形刀盘，在加工凸齿面时的一个圆锥形刀盘的内锥面切削刃切削毛坯，在加工凹齿面时的另一个圆锥形刀盘的外锥面切削刃切削毛坯；加工凸齿面的圆锥形刀盘口半径大于弧齿齿线半径，加工凹齿面的圆锥形刀盘口半径小于或等于弧齿齿线半径。
所述的被加工齿轮可作平移，是沿两刀具方向移动。
所述的两个圆锥形刀盘中轴线与被加工齿轮的径向有确定的安装角，加工凸齿面时圆锥形刀盘安装角为1-30°，加工凹齿面时圆锥形刀盘安装角为1-30°。
本发明加工方法科学合理简单，制造加工出的弧齿圆柱齿轮周向齿厚相等，弧齿圆柱齿轮副啮合平稳、可靠，在啮合过程中无轴向分力，重叠系数大。使用性能好，噪音小，承载能力强，传动平稳、效率高，抗弯强度大，能满足一些特残行业产品用齿轮的需要，同时推动机械传动装置性能的发展。在加工弧齿圆柱齿轮的过程中，凸、凹齿面分别加工，刀盘在旋转加工齿面时，使用展成加工方式实现渐开线齿廓，圆弧齿线由圆锥形刀盘的锥面刀刃包络加工而成；刀盘在切削时，作高速旋转运动，同时跟随刀架摆动。加工出来的齿线是圆弧的一部分，齿廓为渐开线或圆弧，周向齿槽宽相等。
附图说明
图1为弧齿圆柱齿轮轴测图；
图2是弧齿圆柱齿轮几何参数图；
图3a是本发明的凸齿面双向包络式加工方法的示意图；
图3b是本发明的凹齿面双向包络式加工方法的示意图；
图中：1轴孔，2弧齿端面，3弧齿齿线，4齿槽，5凹齿面，6凸齿面。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，弧齿圆柱齿轮是圆柱齿轮的一种形式，齿轮的外圆周上设有若干齿线是圆弧的轮齿，齿轮齿廓为渐开线，在齿轮的周向方向上任意位置的齿厚相等，在齿轮圆周方向上的各齿槽4宽度亦相等；齿线为沿齿轮的中间截面对称的正圆弧，齿轮的轴心处设有齿轮轴孔1，以便于安装。
实施例2
图2为弧齿圆柱齿轮的参数图。弧齿圆柱齿轮与直齿圆柱齿轮几何参数最主要的区别是多了齿线圆弧半径值RT，RT须大于齿轮厚度的一半。其齿线是圆弧的一部分，在弧齿圆柱齿轮轮齿的分度圆截面处各点的周向齿厚相等、周向齿槽相等，St＝Sc、Pt＝Pc。
实施例3
图3是齿面双向包络式加工方法的示意图，加工步骤如下：
(1)、固定被加工齿轮，并根据被加工齿轮的分度圆半径调整齿轮中心到刀盘的距离；被加工齿轮可沿其轴心作圆周运动并作沿两刀具方向平移动，实现齿面的展成法包络加工；
(2)、将加工齿面的两个圆锥形刀盘分别固定在刀架上，刀架安装在可以摆动的支撑架上，两个圆锥形刀盘中轴线与被加工齿轮的径向有确定的安装角，刀盘安装角与圆锥形刀盘的圆锥角、渐开线齿廓压力角相关，加工凸齿面时圆锥形刀盘安装角为α1(1-30°)，加工凹齿面时圆锥形刀盘安装角为α2(1-30°)。圆锥形刀盘在切削时，作旋转运动，同时跟随刀架做摆动，两个圆锥形刀盘的锥面刀刃分别包络加工出弧齿的凸齿面与凹齿面。
加工出弧齿的凸齿面与凹齿面的两个圆锥形刀盘，在加工凸齿面时的一个圆锥形刀盘的内锥面切削刃切削毛坯，在加工凹齿面时的另一个圆锥形刀盘的外锥面切削刃切削毛坯；加工凸齿面的圆锥形刀盘口半径大于弧齿齿线3半径，加工凹齿面的圆锥形刀盘口半径小于或等于弧齿齿线3半径。
(3)、加工出弧齿圆柱齿轮的一个轮齿后，被加工齿轮作分度运动，同理加工下一个轮齿，直至加工好弧齿圆柱齿轮的全部轮齿。
本发明与现有技术的联系与区别如下：将加工轮齿的圆锥形刀盘固定在刀架上，刀架安装在可以摆动的支撑架上，刀盘中轴线与被加工齿轮的径向有确定的安装角，刀盘和刀架随支撑架一起摆动；凸、凹齿面分别加工，刀盘在旋转加工齿面时，使用展成包络式加工方式实现渐开线齿廓，圆弧齿线由圆锥形刀盘的锥面刀刃包络加工而成；刀盘在切削时，作旋转运动(A)，同时跟随刀架摆动(B)。
本发明与现有技术的区别是：刀盘在切削时，作旋转运动，齿廓使用展成加工方式实现，同时跟随刀架摆动形成，从而包络加工出呈弧状的齿面。

Claims (3)

1.一种弧齿圆柱齿轮的加工方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)、固定被加工齿轮，并根据被加工齿轮的分度圆半径调整齿轮中心到刀盘的距离；被加工齿轮可沿其轴心作圆周运动并作平移，实现齿面的展成法加工；
(2)、将加工齿面的两个圆锥形刀盘分别固定在刀架上，刀架安装在可以摆动的支撑架上，圆锥形刀盘在切削时，作旋转运动，同时跟随刀架做摆动，两个圆锥形刀盘的锥面刀刃分别包络加工出弧齿的凸齿面与凹齿面；
(3)、加工出弧齿圆柱齿轮的一个轮齿后，被加工齿轮作分度运动，同理加工下一个轮齿，直至加工好弧齿圆柱齿轮的全部轮齿。
2.根据权利要求1所述的一种弧齿圆柱齿轮的加工方法，其特征在于加工出弧齿的凸齿面与凹齿面的两个圆锥形刀盘，在加工凸齿面时的一个圆锥形刀盘的内锥面切削刃切削毛坯，在加工凹齿面时的另一个圆锥形刀盘的外锥面切削刃切削毛坯；加工凸齿面的圆锥形刀盘口半径大于弧齿齿线半径，加工凹齿面的圆锥形刀盘口半径小于或等于弧齿齿线半径。
3.根据权利要求1所述的一种弧齿圆柱齿轮的加工方法，其特征在于所述的两个圆锥形刀盘中轴线与被加工齿轮的径向有确定的安装角，加工凸齿面时圆锥形刀盘安装角为1-30°，加工凹齿面时圆锥形刀盘安装角为1-30°。
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