CN102423818A - 一种利用成形砂轮磨削面齿轮的方法 - Google Patents
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Abstract
一种利用成形砂轮磨削面齿轮的方法，包括面齿轮1、盘形砂轮2、直齿轮3和修整蜗杆的金刚石笔4和蝶形砂轮5，其特征是：在加工过程中面齿轮1绕Z-f旋转，盘形砂轮2以恒定的转速绕其自身轴线Zw旋转，同时盘形砂轮2还绕插齿刀具3的轴线摆动，盘形砂轮每摆动一个角度，就往面齿轮的径向往返进给一次，如此反复直到加工完一个完整的齿槽，加工完一个完整的齿槽后，面齿轮进行分度运动，以加工下一个齿槽，直到加工完整个面齿轮，该方法可以利用现有的成形磨齿砂轮和磨齿加工设备，实现对面齿轮齿面的高精度创成，达到面齿轮高精度加工的效果，提高面齿轮的综合传动性能。
Description
技术领域
本发明属于齿轮制造方法中的面齿轮数控铣齿、磨齿加工这一领域。
背景技术
面齿轮传动是指圆柱齿轮与锥齿轮相啮合实现空间相交或交错轴之间的传动。与锥齿轮相比较，面齿轮传动具有重合度大、承载能力强、稳定性强、振动小、占空间小等优点。随着航空航天事业的发展，面齿轮传动在飞行器的动力装置中得到了广泛应用，占有很重要的地位。
面齿轮加工方法是面齿轮研究的主要任务之一，近年来国内外学者对其做了很多研究，但目前在国内对面齿轮的加工方法大多为插齿加工，加工出的面齿轮精度较低，承载能力较差，使得面齿轮的应用只能停留在低速、轻载的场合，并不能满足航空器械的传动要求，为了提高面齿轮的综合传动性能，必须实现面齿轮的高精度制造。要使面齿轮的传动性能进一步提高，一般需对面齿轮进行热处理，而热处理将对面齿轮齿面产生热胀变形，影响面齿轮的精度和传动性能，由于热处理后齿面硬度很高，采用一般的加工方法不易加工，必须研究磨齿加工方法才能解决。
对于面齿轮磨齿加工方法，国内尚无已公开专利对其进行研究。本专利发明了一种面齿轮磨齿加工方法，利用成形磨齿砂轮进行面齿轮的磨齿加工，该方法利用现有的成形磨齿砂轮和加工设备即可实现面齿轮的高精度加工。
发明内容
本专利解决的技术问题是：针对市场上面齿轮加工精度低、传动性能差等缺陷，发明了一种面齿轮磨齿加工方法。该方法可以对热处理后的面齿轮进行磨齿加工，实现对面齿轮的高精度加工，提高面齿轮的传动性能。同时本专利发明了一种修整盘形砂轮的方法，可以实现对盘形砂轮快速、精确修整，最终达到提高面齿轮的磨齿加工精度的效果。
本专利发明的面齿轮磨齿加工方法，包括面齿轮1、盘形砂轮2、直齿轮3和修整蜗杆的金刚石笔4和蝶形砂轮5。其特征是：在加工过程中面齿轮1绕Z-f旋转，盘形砂轮2以恒定的转速绕其自身轴线Zw旋转，同时盘形砂轮2还绕插齿刀具3的轴线摆动，盘形砂轮每摆动一个角度，就往面齿轮的径向往返进给一次，以达到切削整个齿面的效果。如此反复直到加工完一个完整的齿槽。加工完一个完整的齿槽后，面齿轮进行分度运动，以加工下一个齿槽，直到加工完整个面齿轮。
在加工过程中为了保证面齿轮1与盘形砂轮2精确的展成，面齿轮1绕Zf的转速C与盘形砂轮绕Zs的转速B之间的转速比是恒定的，并且
（1）
其中Nc与Nf分别为直齿轮3与面齿轮1的齿数。
盘形砂轮2在加工过程中，在绕Zs摆动的同时，为了达到切削齿坯余量、提高切削表面微观形貌的目的，还绕其自身轴线作高速旋转，其转速一般情况下是恒定的。
在加工过程中，盘形砂轮2每绕Zs摆动一个微小的角度，就在面齿轮1的径向进行一次往返进给运动。在加工完一个完整的齿槽后，盘形砂轮退出面齿轮齿槽，面齿轮工作台进行分度运动，以加工下一个齿槽。
所利用的盘形砂轮2的轴向横截面轮廓与直齿轮3的轴向轮廓完全相同。盘形砂轮2在加工一段时间后，需要进行修整，在修整加工过程中，采用金刚石笔4对盘形砂轮2进行修整时，金刚石笔4的轴线与盘形砂轮2的轴向齿廓的法线方向相同。采用蝶形砂轮5进行修整时，蝶形砂轮5的切削锥面与盘形砂轮2的轴向齿廓的切线方向相同。金刚石笔4和蝶形砂轮5的运动由数控程序控制按照齿形轨迹运动。
所述直齿轮3是虚拟的，在现实的加工过程中，直齿轮3是不存在的，在图中将其画出只是为了更好的说明加工原理。同时在现实加工面齿轮1的齿面在加工前一般都需先进行热处理，以提高材料的综合性能。
附图说明
图1为面齿轮和盘形砂轮的加工位置示意图。
图2为面齿轮和盘形砂轮加工位置的俯视图。
图3为面齿轮、直齿轮、盘形砂轮加工位置示意图。
图4为盘形砂轮修整加工方案1的加工示意图。
图5为盘形砂轮修整加工方案2的加工示意图。
具体实施方式
实施例一
1.对面齿轮1预先进行热处理，以提高材料的综合性能。将面齿轮安装于分度工作台上，盘形砂轮2安装于砂轮主轴上。
2.将盘形砂轮2移至对刀位置，进行对刀，对刀完成后。将盘形砂轮移至加工位置。当盘形砂轮移至加工位置后，盘形砂轮2绕主轴做高速旋转，同时面齿轮1与盘形砂轮2以恒定的转速比摆动一个微小的角度，然后盘形砂轮2往面齿轮的径向往返进给一次，达到切削齿面的效果。如此反复摆动和进给，直到切削完整个齿槽。
3. 在加工完一个完整的齿槽后，盘形砂轮退出面齿轮齿槽，面齿轮工作台进行分度运动，以加工下一个齿槽。如此反复，直到加工完整个面齿轮。
4.若加工余量分几次工序分配，则重复上述1、2、3的操作直至加工完成。
实施例二
1.将盘形砂轮2安装于坐标系Ow中，修整砂轮选择图4中的金刚石笔4。
2.将金刚石笔4移至盘形砂轮2的一侧，将其作为加工初始位置，具体安装在左侧或右侧可根据加工需要确定。然后盘形砂轮2绕自身轴线高速旋转，金刚石笔4在数控程序的控制下，笔尖沿盘形砂轮的渐开线齿廓运动，并且为了防止产生干涉，金刚石笔4的轴线时刻保持与盘形砂轮2的齿廓法向方向相同。
3.在加工过程中，金刚石笔4从盘形砂轮2的一侧运动到另一侧，然后再增加一定的进给量，如此反复加工直到盘形砂轮2的齿廓达到加工要求为止。
实施例三
1.将盘形砂轮2安装于坐标系Ow中，修整砂轮选择图5中的蝶形砂轮5。
2.将蝶形砂轮5移至盘形砂轮2的一侧，将其作为加工初始位置，具体安装在左侧或右侧可根据加工需要确定。然后盘形砂轮2绕自身轴线高速旋转，蝶形砂轮5在数控程序的控制下，加工面按照渐开线展成园路沿盘形砂轮的渐开线齿廓运动，并且为了防止产生干涉，蝶形砂轮5的切削面时刻保持与盘形砂轮2的齿廓切线方向相同。
3.在加工过程中，蝶形砂轮5从盘形砂轮2的一侧运动到另一侧，然后再增加一定的进给量，如此反复加工直到盘形砂轮2的齿廓达到加工要求为止。
Claims (10)
1. 一种利用成形砂轮磨削面齿轮的方法，包括：面齿轮1、盘形砂轮2、直齿轮3和修整蜗杆的金刚石笔4和蝶形砂轮5,其特征是：在加工过程中面齿轮1绕Z-f旋转，盘形砂轮2以恒定的转速绕其自身轴线Zw旋转，同时盘形砂轮2还绕插齿刀具3的轴线摆动，盘形砂轮每摆动一个角度，就往面齿轮的径向往返进给一次，如此反复直到加工完一个完整的齿槽,加工完一个完整的齿槽后，面齿轮进行分度运动，以加工下一个齿槽，直到加工完整个面齿轮。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是：面齿轮1绕Zf的转速C与盘形砂轮绕Zs的转速B之间的转速比是恒定的，并且
其中Nc与Nf分别为直齿轮3与面齿轮1的齿数。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是：盘形砂轮2在加工过程中，在绕Zs摆动的同时，还绕其自身轴线作高速旋转，其转速一般情况下是恒定的。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是：盘形砂轮2每绕Zs摆动一个微小的角度，就在面齿轮1的径向进行一次往返进给运动。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是：在加工完一个完整的齿槽后，盘形砂轮退出面齿轮齿槽，面齿轮工作台进行分度运动，以加工下一个齿槽。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是：盘形砂轮2的轴向横截面轮廓与直齿轮3的轴向轮廓完全相同。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是：在加工过程中，金刚石笔4的轴线与盘形砂轮2的轴向齿廓的法线方向相同。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是：在加工过程中，蝶形砂轮5的切削锥面与盘形砂轮2的轴向齿廓的切线方向相同。
9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是：直齿轮3是虚拟的，在真实的加工过程中，直齿轮3是不存在的。
10.根据权利要求1所述的加工方法，其特征是：面齿轮1在加工前需进行热处理。
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