CN106271874B - 一种单边让刀径向进刀的车齿进刀方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种单边让刀径向进刀的车齿进刀方法。该进刀方法是对沿齿廓径向进刀方法的改进。刀具前几次进刀，刀具每完成一次径向进刀，工件少旋转周向补偿转角θ_i与让刀角ψ_i，刀具下一次进刀时，刀具切出侧刀刃与工件已加工齿面错开一个间隙，避免切出侧刀刃与工件齿面的挤压摩擦。刀具最后一次或几次径向进刀为光刀，工件无单边让刀，以保证工件齿面加工精度。当齿轮加工需要多次径向进刀时，采用单边让刀径向进刀的车齿进刀方法相比沿齿廓径向进刀可以提高刀具寿命。

Description

一种单边让刀径向进刀的车齿进刀方法

技术领域

本发明属于圆柱齿轮加工工艺领域，涉及一种单边让刀径向进刀的车齿进刀方法。

技术背景

内齿轮常被用到汽车、机床、仪器仪表等的变速装置中，如自动变速箱、轮边减速器及机器人关节减速器等，其优点是传动比大、重合度高，但是内齿轮加工制造较难，最常用的加工方法是插齿，但难以实现高效、高精度、大批量的内齿轮加工。目前汽车行业对内齿轮的使用需求与日俱增，插齿加工内齿圈的效率与精度已逐渐不能满足市场的需求。近些年，随着机床数控技术的进步和高性能刀具材料与涂层的研发，车齿技术发展迅速。车齿加工内齿轮的效率与精度都很高，其效率一般是插齿的5到10倍，齿轮加工精度也可以达到5级，非常适合内齿圈的加工，但是由于车齿属于断屑、逆铣的加工方式，车齿刀很容易磨损，刀具使用寿命不高。为了提高车齿刀具使用寿命，车齿研发人员对车齿刀具的结构进行了探索与改进，设计出装配式车齿刀、圆柱车齿刀等刀具结构，并取得了很好的效果。格里森研发人员对车齿工艺进行研究与改善，提出刀具沿工件齿廓径向进刀的车齿进刀方法(US9144854B2)，使车齿刀使用寿命得以改善，但是经过试验后发现该方法还仍然有不足与需要改进之处。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术不足，提出了一种单边让刀径向进刀的车齿进刀方法，该进刀方法通过在车齿过程中工件的单边让刀的径向进刀方式，改善刀具磨损，提高车齿刀具的使用寿命。

为达到上述目的，本发明所述的单边让刀径向进刀的车齿进刀方法包括以下内容：

1)车齿过程有多次径向进刀时，刀具的前几次径向进刀，工件单边让刀，工件让刀后刀具下一次进刀时，刀具切出侧刀刃与工件已加工齿面错开一个间隙；

2)刀具单边让刀径向进刀过程结束后，工件切出侧齿面留有阶梯状切削余量，刀具最后一次或几次径向进刀为光刀，工件无单边让刀，刀具切去阶梯状切削余量，直到切出完整齿形。

刀具前几次径向进刀工件有单边让刀是指，刀具每完成一次径向进刀，工件少旋转周向补偿转角θ_i与让刀角ψ_i，刀具下一次进刀时，刀具切出侧刀刃与工件已加工齿面错开一个间隙。

工件单边总让刀量f取值应保证另一侧齿面留有光刀余量e。

本发明具有以下有益效果：

本发明所述的单边让刀径向进刀的车齿进刀方法，当车齿过程有多次径向进刀时，刀具前几次进刀有单边让刀，主要由切入侧刀刃与顶刃参与切削，避免了切出侧刀刃与工件齿面的挤压摩擦，改善了切出侧刀刃的磨损情况。最后一次或几次径向进刀为光刀，工件无单边让刀，保证了工件齿面的加工精度。当工件模数较大时，齿轮加工需要多次径向进刀，采用单边让刀径向进刀的车齿进刀方法相比沿齿廓径向进刀可以提高刀具寿命。

附图说明

图1车齿刀具与工件的相对运动示意图；

图2车齿刀刀齿示意图；

图3车齿单次切切削图形示意图；

图4刀具沿着齿槽中线多次径向进刀示意图；

图5刀具沿着齿廓切线多次径向进刀示意图；

图6车齿刀具让刀示意图；

图7刀具单边让刀径向进刀示意图；

图8刀具单边让刀径向进刀切削图形示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步详细描述：

1)车齿过程有多次径向进刀时，刀具的前几次进刀，工件有单边让刀，工件让刀后刀具下一次进刀时，刀具切出侧刀刃与工件已加工齿面错开一个间隙，避免切出侧刀刃与工件齿面的挤压摩擦。

2)前几次进刀，刀具每完成一次径向进刀，工件少旋转周向补偿转角θ_i与让刀角ψ_i。刀具每次径向进刀后，工件少转一个周向补偿转角θ_i(i为刀数)，则切出的齿槽的端截形与下一次将切出的齿槽端截形相切，工件再少转一个让刀角ψ_i，则切出的齿槽的端截形与下一次将切出的齿槽端截形错开一个间隙，避免下次切削时切出侧刀刃与已加工齿面的挤压摩擦。工件单边总让刀量f取值应保证另一侧齿面留有一定的光刀余量e。

3)刀具单边让刀径向进刀过程结束后，工件切出侧齿面留有阶梯状切削余量，刀具最后一次或几次径向进刀为光刀，工件无单边让刀，直到切出完整齿形，保证工件齿面的加工精度。刀具前几次径向进刀在切出侧齿面上留下了多个台阶，最后一次或几次径向进刀可切去切出侧齿面的台阶，保证工件齿面的加工精度。

车齿时刀具1与工件2的相对运动与剃齿时刀具与工件的相对运动类似，如图1所示，刀具转速为ω_c，工件转速为ω_w。在前刀面3上，刀刃分为切入侧刀刃”A”，顶刃”T”与切出侧刀刃”R”，如图2所示，切入侧刀刃”A”表示刀齿先切入工件的侧刀刃，切出侧刀刃”R”表示刀齿后退出工件的侧刀刃。如果车齿刀具一次径向进给就完成工件整个齿槽深的加工，则刀齿切削图形如图3所示，由图可知，齿槽的大部分材料是由刀齿的切出侧刀刃”R”与顶刃”T”切去的，而且，经计算发现切出侧刀刃”R”与顶刃”T”在退出切削时前角变为绝对值较大的负值。实际中刀具的切出侧刀刃”R”与顶刃”T”磨损较为严重，就是由于它们的切削任务重、切削条件差所致，如图2所示，刀具的切出侧刀刃”R”的后刀面与顶刃”T”的后刀面的磨损区域4比较宽。

为了减少切出侧刀刃”R”与顶刃”T”的切削任务，改善它们的切削条件，常采用刀具沿着齿槽中线多次径向进刀的方法完成齿槽深的切削，如图4所示，刀具沿着齿槽中线5次进刀(1′到5′)，完成齿槽深的切削，这样切出侧刀刃”R”与切入侧刀刃”A”的切去的材料就相差不多，磨损情况也应该接近，但实际切出侧刀刃”R”比切入侧刀刃”A”与顶刃”T”磨损严重，这是因为切出侧刀刃”R”的切削条件不良所致：切出侧刀刃”R”刚参与切削时后角较小，退出切削时前角又变为绝对值较大的负值。为了改善切出侧刀刃”R”的磨损，格里森车齿工艺采用刀具沿着齿廓切线多次径向进刀完成齿槽深加工的切削方式，如图5所示，刀具每次径向进刀后工件少转周向补偿转角θ_i(如图4所示)，这样由切出侧刀刃”R”切去的材料变少，切削条件也有所改善，刀具使用寿命得以提高。

这种方法的一个缺点是：虽然可以改善切出侧刀刃的磨损情况，但切出侧刀刃仍然要与工件齿面摩擦，而且如果工件周向补偿转角存在误差，已加工工件齿面不平整或刀具径向跳动较大时，切出侧刀刃出现硬挤入工件齿面而无法形成切屑的挤压摩擦现象，切出侧刀刃磨损更明显。

这种方法另一个缺点是：刀具每次径向进刀后，工件少转一个周向补偿转角，使每次切出的齿槽的端截形与切出侧齿廓相切，但切出侧刀刃刀尖仍然参与切削，切削厚度较薄的区域5难以形成切屑，如图6所示，切出侧刀刃刀尖硬挤入工件齿面，这样使切出侧刀刃刀尖磨损严重。

刀具每次径向进刀后，工件少转一个周向补偿转角θ_i，同时工件再少转一个让刀角ψ_i，如图6所示，工件让刀后刀具下一次进刀时，刀具切出侧刀刃与工件已加工齿面错开一个间隙，避免了切出侧刀刃与工件齿面的挤压摩擦，也避免了让切出侧刀刃刀尖去切难以形成切屑的切削区域5，从而改善切出侧刀刃的磨损情况。工件单边总让刀量f不能太大，以保证另一侧齿面留有一定的光刀余量e，如图7所示。

刀具单边让刀径向进刀过程结束后，工件切出侧齿面6留有阶梯状切削余量，刀具最后一次或几次径向进刀为光刀，工件无单边让刀，直到切出完整齿形，保证工件齿面的加工精度。刀具前几次进刀有单边让刀，主要是为了改善切出侧刀刃的磨损情况，但在切出侧齿面上留下了多个台阶，如图7所示，最后一次或几次径向进刀可将切出侧齿面的台阶切去，这样既改善了刀具的磨损情况，又保证了工件齿面的加工精度。

实施例：

按照上述方法设计直齿车齿刀，并采用单边让刀径向进刀的车齿进刀方法。选择一个内斜齿轮作为加工的具体实例，工件参数见表1：

表1

齿数z<sub>1</sub>	法向模数m<sub>n</sub>	法向压力角α<sub>n</sub>	齿宽B	螺旋角β	旋向
						80	1	20°	20	20°	左旋

车齿刀基本参数见表2：

表2

齿数z<sub>2</sub>	模数m	顶刃后角α	顶刃前角γ	进给次数
					50	1	9°	5°	5

工件周向补偿转角θ_i与让刀角ψ_i见表3：

表3

进给刀数	1	2	3	4	5
						进刀深度(mm)	0.45	0.90	1.35	1.80	2.25
θ<sub>i</sub>(°)	0.120	0.101	0.177	0	0
						ψ<sub>i</sub>(°)	0.028	0.028	0.028	0	0

刀具每次径向进刀后，工件少旋转周向补偿转角θ_i与让刀角ψ_i，工件让刀后刀具下一次进刀时，刀具切出侧刀刃与工件已加工齿面错开一个间隙，避免切出侧刀刃与工件齿面的挤压摩擦，也避免了让切出侧刀刃刀尖去切难以形成切屑的切削区域5，从而改善切出侧刀刃的磨损情况。如表3所示，第4刀切完后，单边让刀径向进刀过程结束，第5刀为光刀，刀具单边让刀径向进刀切削图形示意图如图8所示。

上述实施例，只是本发明的一种实例，并非用来限制本发明实施范围，故凡以本发明权利要求所述内容所做的等效变化，均应包括在本发明权利要求范围之内。

Claims (2)

1.一种单边让刀径向进刀的车齿进刀方法，其特征在于：

1)车齿过程有多次径向进刀时，刀具的前几次径向进刀，工件单边让刀，工件让刀后刀具下一次进刀时，刀具切出侧刀刃与工件已加工齿面错开一个间隙；

2)刀具单边让刀径向进刀过程结束后，工件切出侧齿面留有阶梯状切削余量，刀具最后一次或几次径向进刀为光刀，工件无单边让刀，刀具切去阶梯状切削余量，直到切出完整齿形。

3)刀具每完成一次径向进刀，工件少旋转周向补偿转角θ_i与让刀角ψ_i，刀具下一次进刀时，刀具切出侧刀刃与工件已加工齿面错开一个间隙。

2.根据权利要求1所述的一种单边让刀径向进刀的车齿进刀方法，其特征在于：工件单边总让刀量f取值应保证另一侧齿面留有光刀余量e。