CN104384619A - 螺旋齿轮齿形的车削方法 - Google Patents

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宁智博
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Shaanxi Aero Electric Co Ltd
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Abstract

本发明提出一种螺旋齿轮齿形的车削方法,首先设计并制备刀具,其次确定螺旋参数,最后根据螺旋参数编制数控车床挑螺纹程序,并控制数控车床使用制备的刀具循环挑制螺纹,实现螺旋齿轮齿形车削加工。本发明的有益效果是,通过数控车削加工方法,无需定制专用齿形插刀、铣刀、滚刀、拉刀等复杂成型刀具,只需刃磨简单齿形车刀即可在较短周期内完成螺旋齿轮齿形的加工,为齿轮齿形加工提供一种便捷、可靠的加工工艺。螺旋齿轮齿形的车削方法的使用,可以应用于产品研制阶段或单件小批量生产阶段,研制周期短,工装费用大幅度降低,经济实用。

Description

螺旋齿轮齿形的车削方法
技术领域
本发明属于机械加工工艺技术领域,具体为一种螺旋齿轮齿形的车削方法,使用车削工艺完成螺旋齿轮齿形的加工。
背景技术
一般来说,齿轮齿形的加工方法有滚齿、插齿、铣齿、拉齿等,各种加工方法都有各自应用的范畴。
插齿主要是用在批量生产的直齿齿形加工中,需要定制专用插齿刀在插齿机床上进行,生产准备内容主要是插齿夹具和专用插齿刀具的定制,生产准备周期较长,较多的应用于直齿内、外齿轮齿形加工。
滚齿类似于插齿,主要应用于外齿轮齿形加工;。
拉齿相对于滚齿、插齿来说效率最高,但其仅限于直齿轮齿形加工,并且拉齿对零件结构有一定限制(保证拉刀的通过性),主要用于刚性较好的内齿轮齿形加工,生产准备周期长。
铣齿相对前边三种方法来说准备内容较少,通用夹具组合和专用齿形刀具即可,但对于螺旋齿轮齿形加工来说,需要在齿形轴向运动和圆周分度运动的基础上附加一条轴向、圆周合成运动的传动链,使两条传动链关联运动,增加传动链的过程比较繁琐,周期也长。
上述四种通用齿形加工方法因生产准备周期因素制约了新品科研进度。
发明内容
要解决的技术问题
本发明的目的就是针对通用齿形加工方法加工周期长、前期投入多,制约新品研制周期问题,提出一种快捷、经济、可靠的齿形加工方法,有效缩短新品研制周期。
技术方案
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:使用现已普遍使用的全功能数控车床,通过刀具设计、光学磨床刃磨齿形刀具(可借助其光学放大作用确保齿形合乎要求),数控程序的设计,车削出合乎要求的螺旋齿形。
本发明的技术方案为:
所述一种螺旋齿轮齿形的车削方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:设计并制备刀具,所述刀具分为两把,分别用于粗车和精车螺旋齿轮齿形;刀具的刀尖形状与齿形法向截面吻合,其中刀尖夹角与齿形角一致,刀尖宽度与齿底宽度一致,误差小于0.02mm,并且刃磨掉车削加工时对齿形有干涉的刀具后刀面和附后刀面;
步骤2:根据待加工的螺旋齿轮齿形图纸确定螺旋旋向、螺旋起始及终了位置、螺旋头数、螺距、螺旋大径值和中径值;
步骤3:根据步骤2确定的螺旋旋向、螺旋起始及终了位置、螺旋头数、螺距、螺旋大径值和中径值,编制数控车床挑螺纹程序,并控制数控车床使用步骤1制备的刀具循环挑制螺纹,实现螺旋齿轮齿形车削加工;其中数控车床主轴转速控制在每分钟100~150转,进给速度为每转进给螺距长度,挑制螺纹的循环次数为螺旋头数,每次挑制完一头螺纹后,轴向位移螺纹挑制起点挑制下一头螺纹,其中螺纹挑制起点轴向位移量由螺距除以螺旋头数得到。
有益效果
本发明的有益效果是,通过数控车削加工方法,无需定制专用齿形插刀、铣刀、滚刀、拉刀等复杂成型刀具,只需刃磨简单齿形车刀即可在较短周期内完成螺旋齿轮齿形的加工,为齿轮齿形加工提供一种便捷、可靠的加工工艺。螺旋齿轮齿形的车削方法的使用,可以应用于产品研制阶段或单件小批量生产阶段,研制周期短,工装费用大幅度降低,经济实用。
附图说明
图1:实施例中待加工的外螺旋齿形工件。
图2:成型齿形车刀刀头示意图;
其中:1、工件;2、成型齿形车刀。
图3:数控车床加工程序流程图。
具体实施方式
下面结合具体实施例描述本发明:
如图1所示,本实施例中待加工工件的中段有一处螺旋齿轮,右旋,齿数Z=12,齿形角40°,压力角20°,分度圆直径Φ15,齿高系数ha=1,螺旋升角18°,法向模数Mn=1.25,精度等级8-GB/T10095.1-2001。
实施螺旋齿轮齿形车削方法的步骤为:
步骤1:设计并制备刀具。
从去除材料量大、切削时冲击力大、螺纹导程大等因素考虑,所述刀具分为两把,分别用于粗车和精车螺旋齿轮齿形。对于刀具,要求刀具的刀尖形状与齿形法向截面吻合,其中刀尖夹角与齿形角一致,刀尖宽度与齿底宽度一致,误差小于0.02mm,可以用50倍放大图进行形状控制,所述50倍放大图指按照螺旋齿轮齿形法剖面形状尺寸放大50倍做成透明胶片或打印在硫酸纸,从而能够借助光学磨床刃磨齿形吻合的螺纹刀具。从刀具干涉、刀具刚度方面综合考虑,还要刃磨掉车削加工时对齿形有干涉的刀具后刀面和附后刀面。
步骤2:由于使用数控车床进行螺旋齿轮齿形车削,类似于车床挑制螺纹的工作过程,就需要将螺旋齿形部分数据用螺纹加工来完成,而挑制螺纹必须的数据有螺旋旋向、螺旋起始及终了位置、螺旋头数、螺距、螺旋大径值和中径值,其中螺旋旋向与螺旋起始、终了位置在齿形参数或图纸中可已知,而螺旋头数等同于齿轮齿数,螺距由螺旋升角得到:
螺距=齿形分度圆直径×π÷tan(螺旋升角)
=15×π÷tan(18°)
=145.032(mm)
螺旋中径=分度圆直径=15mm
螺旋大径=齿顶圆直径
=分度圆直径+2×法向模数×齿高系数
=17.5(mm)
步骤3:根据步骤2确定的螺旋旋向、螺旋起始及终了位置、螺旋头数、螺距、螺旋大径值和中径值,编制数控车床挑螺纹程序,并控制数控车床使用步骤1制备的刀具循环挑制螺纹,实现螺旋齿轮齿形车削加工。
由于挑制螺纹螺距较大,为减小冲击和振动,在主轴转速方面我们选用较低转速(每分钟100~150转左右),进给速度(即螺距)已经被限定,只能为每转145.032毫米。吃刀深度考虑刀具刚性和切削力的因素,每条螺纹线在刚开始切削时大一些(如0.3),逐步递减,直至最终光整加工时切削深度为0。
根据图3编制数控车床程序如下:
其中挑制螺纹的循环次数为螺旋头数,每次挑制完一头螺纹后,轴向位移螺纹挑制起点挑制下一头螺纹,其中螺纹挑制起点轴向位移量由螺距除以螺旋头数得到。在数控加工过程中,关键数据12.086(145.032÷12)确保12条螺旋线均匀分布在圆周表面;进给速度F145.032保证螺纹导程满足齿形螺旋升角,由数控车床主轴的主运动与进给运动的关联精度来控制;齿数相当于多头螺纹的头数,在程序中调整一定量的轴向移动距离(12.086毫米)来实现。

Claims (1)

1.一种螺旋齿轮齿形的车削方法,其特征在于:包括以下步骤:
步骤1:设计并制备刀具,所述刀具分为两把,分别用于粗车和精车螺旋齿轮齿形;刀具的刀尖形状与齿形法向截面吻合,其中刀尖夹角与齿形角一致,刀尖宽度与齿底宽度一致,误差小于0.02mm,并且刃磨掉车削加工时对齿形有干涉的刀具后刀面和附后刀面;
步骤2:根据待加工的螺旋齿轮齿形图纸确定螺旋旋向、螺旋起始及终了位置、螺旋头数、螺距、螺旋大径值和中径值;
步骤3:根据步骤2确定的螺旋旋向、螺旋起始及终了位置、螺旋头数、螺距、螺旋大径值和中径值,编制数控车床挑螺纹程序,并控制数控车床使用步骤1制备的刀具循环挑制螺纹,实现螺旋齿轮齿形车削加工;其中数控车床主轴转速控制在每分钟100~150转,进给速度为每转进给螺距长度,挑制螺纹的循环次数为螺旋头数,每次挑制完一头螺纹后,轴向位移螺纹挑制起点挑制下一头螺纹,其中螺纹挑制起点轴向位移量由螺距除以螺旋头数得到。
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