CN107717137A - 一种齿顶倒圆方法 - Google Patents
一种齿顶倒圆方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107717137A CN107717137A CN201711208748.0A CN201711208748A CN107717137A CN 107717137 A CN107717137 A CN 107717137A CN 201711208748 A CN201711208748 A CN 201711208748A CN 107717137 A CN107717137 A CN 107717137A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rounding
- tooth top
- msub
- gear
- mtr
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 37
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 17
- 238000005299 abrasion Methods 0.000 claims abstract description 15
- 229910001651 emery Inorganic materials 0.000 abstract description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 5
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 abstract 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 description 2
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 206010006514 bruxism Diseases 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000007786 learning performance Effects 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000003801 milling Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
- B23F19/00—Finishing gear teeth by other tools than those used for manufacturing gear teeth
- B23F19/10—Chamfering the end edges of gear teeth
- B23F19/12—Chamfering the end edges of gear teeth by grinding
- B23F19/125—Chamfering the end edges of gear teeth by grinding the tool being a grinding worm
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Gears, Cams (AREA)
- Grinding-Machine Dressing And Accessory Apparatuses (AREA)
Abstract
本发明属于齿轮制造领域，涉及根据齿轮廓形计算砂轮廓形的设计方法，解决目前齿顶倒圆仍需手工打磨的问题，提出了一种新的齿顶倒圆方法。该方法采用专用倒圆砂轮在蜗杆砂轮磨齿机上加工齿顶圆角，与传统手工打磨齿顶倒圆相比，大大提高了加工效率与加工质量。首先根据现阶段齿轮制造工艺分析齿顶倒圆必须在齿轮加工完成后进行单独倒圆工序，然后提出一种根据齿轮的几何参数与倒圆尺寸计算专用蜗杆砂轮廓形的设计方法。
Description
技术领域
本发明属于齿轮制造领域，涉及根据齿轮廓形计算砂轮廓形的设计方法，解决齿顶倒圆仍需手工打磨的问题，提出了一种新的齿轮制造工艺。
背景技术
大量理论和实践表明，齿轮的边缘棱角会因为小的磕碰易造成齿面凸起而产生噪声和损伤啮合齿面，并且这种边缘棱角在热处理的过程中易引起应力集中，影响齿轮的力学性能导致齿轮容易疲劳磨损，降低齿轮寿命。因而在齿轮制造领域中，对齿轮进行倒棱与倒圆处理已成为一道重要工序。
齿轮倒圆分为齿廓倒圆与齿顶倒圆。齿廓倒圆通常在倒棱机上，通过挤棱刀或成型铣刀进行加工，与齿廓倒圆相比齿顶倒圆的作用更加重要，因为在齿轮传动中，主动齿轮的齿顶尖点直接与从动齿轮的齿面接触啮合，易产生冲击，引起振动与噪音。
齿顶倒圆工艺复杂，同时考虑圆角的加工精度要求较低，因而现阶段的齿顶倒圆仍是采用人工打磨的方式，效率低下，浪费人力工时，并且表面质量粗糙，急需一种新的齿顶倒圆工艺来代替手工作业。
为避免人工打磨破坏已经加工完成的齿轮啮合面，现阶段的齿顶倒圆工序必须安排在磨齿精加工之前，滚齿粗加工之后，考虑圆角尺寸较小，无法忽略精加工余量，因而磨齿加工时会破坏已经加工完成的圆角，如图1所示，出现切触起点被去除甚至整个圆角都被去除的现象，切触点被去除会引起齿廓部分与齿顶圆角产生新的尖点，易产生应力集中与啮合冲击。
齿顶倒圆不宜在齿形修形的磨齿工艺中加工，因为磨齿的修形量很小，而齿顶倒圆半径通常在0.1到0.5之间，材料去除量较大，会影响齿形修形的精度。所以新的齿顶倒圆工艺必须安排在齿轮磨齿精加工之后，且不能破坏已经加工完成的齿轮啮合面。
发明内容
针对上述人工打磨齿顶圆角的效率低质量差的问题，本发明提供了一种齿顶倒圆方法，该方法实现用展成原理加工齿顶圆角，达到替代现阶段手工打磨齿顶圆角的目的。
为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：
一种齿顶倒圆方法，在传统齿轮加工中的滚齿与磨齿工序完成后再进行单独的齿顶圆角加工，作为齿轮加工的最终工序，将传统滚齿—手工打磨—磨齿的工序，改变为滚齿—磨齿—蜗杆砂轮倒圆的工序。
作为本发明的一种优选方案，蜗杆砂轮倒圆是用展成原理磨削齿顶圆角。
作为本发明的另一种优选方案，蜗杆砂轮倒圆的工序中所采用的倒圆蜗杆砂轮是根据齿顶圆角的几何尺寸来设计计算砂轮廓形；砂轮廓形方程是：
式中，θ∈(θ1，θ2)，Ra表示齿顶圆半径，R表示倒圆半径，α是圆心坐标的求解参数，θ1表示齿顶圆上的圆弧角度，θ2表示齿廓渐开线上的圆弧角度，X1，Y1为圆弧方程，X2，Y2为砂轮端面廓形方程；ρ是节园半径。
作为本发明的一种改进方案，倒圆蜗杆砂轮不会与齿廓啮合部分和齿顶圆部分相接触。
本发明的技术效果是：采用蜗杆砂轮加工齿顶圆角，效率高，大量节省人力工时，并且加工出的齿轮圆角精度高，表面质量好，加工过程中不会产生干涉，在蜗杆砂轮磨齿机中通过修整砂轮即可加工，易于实现。
附图说明
图1为滚齿加工的圆角在精加工后出现齿顶尖点的结构示意图；
图2为齿顶圆角与齿廓曲线、齿顶圆曲线的几何关系图；
图3为齿顶倒圆蜗杆砂轮及其廓形的结构示意图；
图4为加工仿真结果的示意图。
图中，1—齿顶；2—精加工齿廓；3—粗加工齿廓；4—精加工齿廓；5—粗加工齿廓；H—精加工余量0.1mm-0.15mm。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。
根据具体的齿轮参数与倒圆半径，确定圆弧的起点坐标、终点坐标与圆心位置。如图2，圆心位置可根据齿廓法向量与齿顶圆法向量两种方式表达，二者的结果相等，从而建立等式：
将渐开线方程与齿顶圆方程代入(1)式：
其中Rb表示渐开线基圆半径，Ra表示齿顶圆半径，R表示倒圆半径，α表示齿顶圆上的圆弧角度，θ表示齿廓渐开线上的圆弧角度。求解(2)式得到θ与α，将其分别代入起始点坐标：
(Rb(sinθ-θcosθ)，Rb(cosθ+θsinθ)) (3)
与终止点坐标
(Racosα，Rasinα) (4)
得到最终修缘曲线方程(X1，Y1)为：
齿廓法向量(Nx，Ny)为：
其中：Rb表示渐开线基圆半径，Ra表示齿顶圆半径，R表示倒圆半径。根据齿轮啮合原理，将齿廓点的坐标与对应的法向量坐标代入啮合方程：
其中表示齿廓法向量，表示相对速度，下角标1与2分别表示在不同的坐标系S1与S2下，A矩阵由下式推导，根据坐标变换有以下关系：
φ是变换转角，是变换矩阵，相对速度可看做S2坐标系下的齿廓方程对时间的导数：
(rx，ry)是S1坐标系下的齿廓方程，ρ是节园半径，对啮合方程进行变形化简：
将(8)(9)式代入(10)式，求解矩阵A为：
将(10)代入(7)式，求解啮合方程，得到齿廓点进入啮合所需的转角φ,再通过坐标变换得到产形齿条的廓形：
产形齿条的廓形即砂轮的断面廓形，CAD中对端面廓形进行螺旋扫掠，即得到齿顶倒圆的蜗杆砂轮。
为避免加工时蜗杆砂轮与齿轮齿顶接触，需要对砂轮齿根处进行特殊处理，用多段内凹的圆弧代替最初的齿根部分，圆弧之间彼此相切，不存在尖点，从而利于金刚滚轮对砂轮的修整，最终设计得到的砂轮如图3所示。
将上述设计计算得到的砂轮安装在蜗杆砂轮磨齿机中，齿轮的装夹与相位找正同传统的磨齿工艺相同，在CAD软件中进行bool运算仿真，从仿真结果(如图4所示)可以看出此发明的正确性与可行性。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种齿顶倒圆方法，其特征在于，在传统齿轮加工中的滚齿与磨齿工序完成后再进行单独的齿顶圆角加工，作为齿轮加工的最终工序，将传统滚齿—手工打磨—磨齿的工序，改变为滚齿—磨齿—蜗杆砂轮倒圆的工序。
2.根据权利要求1所述一种齿顶倒圆方法，其特征在于，蜗杆砂轮倒圆是用展成原理磨削齿顶圆角。
3.根据权利要求2所述一种齿顶倒圆方法，其特征在于，蜗杆砂轮倒圆的工序中所采用的倒圆蜗杆砂轮是根据齿顶圆角的几何尺寸来设计计算砂轮廓形；砂轮廓形方程是：
<mrow>
<mfenced open='[' close=']'>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>Y</mi>
<mn>2</mn>
</msub>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
<mo>=</mo>
<mfenced open='[' close=']'>
<mtable>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mi>cos</mi>
<mi>&Phi;</mi>
<mo>-</mo>
<msub>
<mi>Y</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mi>sin</mi>
<mi>&Phi;</mi>
<mo>+</mo>
<mi>&rho;&Phi;</mi>
</mtd>
</mtr>
<mtr>
<mtd>
<msub>
<mi>X</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mi>sin</mi>
<mi>&Phi;</mi>
<mo>+</mo>
<msub>
<mi>Y</mi>
<mn>1</mn>
</msub>
<mi>cos</mi>
<mi>&Phi;</mi>
<mo>-</mo>
<mi>&rho;</mi>
</mtd>
</mtr>
</mtable>
</mfenced>
</mrow>
式中，θ∈(θ1，θ２)，Ra表示齿顶圆半径，R表示倒圆半径，α是圆心坐标的求解参数，θ1表示齿顶圆上的圆弧角度，θ2表示齿廓渐开线上的圆弧角度，X1，Y1为圆弧方程，X2，Y2为砂轮端面廓形方程，ρ是节园半径。
4.根据权利要求3所述一种齿顶倒圆方法，其特征在于，倒圆蜗杆砂轮不会与齿廓啮合部分和齿顶圆部分相接触。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711208748.0A CN107717137B (zh) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | 一种齿顶倒圆方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201711208748.0A CN107717137B (zh) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | 一种齿顶倒圆方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107717137A true CN107717137A (zh) | 2018-02-23 |
| CN107717137B CN107717137B (zh) | 2019-04-09 |
Family
ID=61218599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201711208748.0A Active CN107717137B (zh) | 2017-11-27 | 2017-11-27 | 一种齿顶倒圆方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107717137B (zh) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108817555A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-11-16 | 重庆齿轮箱有限责任公司 | 一种齿轮倒棱方法 |
| CN109465500A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-15 | 江西福格新能源传动技术有限公司 | 直齿圆柱齿轮齿顶倒棱滚齿机 |
| CN110802282A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-18 | 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 | 一种螺旋锥齿齿顶倒圆加工方法 |
| CN112091333A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-18 | 重庆大学 | 数控蜗杆砂轮磨齿机喷嘴及其控制方法 |
| CN114101807A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-01 | 西安交通大学 | 一种齿轮工件端面连续等距倒角切削刀具的刃型设计方法 |
| US20220282621A1 (en) * | 2019-08-01 | 2022-09-08 | Settima Meccanica S.R.L. | Gear wheel having an improved profile |
| JP7440216B2 (ja) | 2018-05-16 | 2024-02-28 | クリンゲルンベルク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 歯車の仕上げ研削加工の方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5656339A (en) * | 1979-10-08 | 1981-05-18 | Kobe Steel Ltd | Machining method of chamfer grinding for end face of gear tooth |
| CN105196011A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-30 | 贵州群建精密机械有限公司 | 一种在低温环境下工作齿轮的加工方法 |
| CN105643219A (zh) * | 2014-11-28 | 2016-06-08 | 重庆市巴南区仁荣机械厂 | 一种齿轮轴加工工艺 |
| CN206122825U (zh) * | 2016-04-07 | 2017-04-26 | 合肥美桥汽车传动及底盘系统有限公司 | 一种用于准双曲面齿轮的倒圆角刀具 |
| WO2017174187A1 (de) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | Gleason-Pfauter Maschinenfabrik Gmbh | Verfahren zur erzeugung einer abtragung an einer zahnstirnkante und dazu ausgelegte vorrichtung |
-
2017
- 2017-11-27 CN CN201711208748.0A patent/CN107717137B/zh active Active
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5656339A (en) * | 1979-10-08 | 1981-05-18 | Kobe Steel Ltd | Machining method of chamfer grinding for end face of gear tooth |
| CN105643219A (zh) * | 2014-11-28 | 2016-06-08 | 重庆市巴南区仁荣机械厂 | 一种齿轮轴加工工艺 |
| CN105196011A (zh) * | 2015-09-16 | 2015-12-30 | 贵州群建精密机械有限公司 | 一种在低温环境下工作齿轮的加工方法 |
| WO2017174187A1 (de) * | 2016-04-05 | 2017-10-12 | Gleason-Pfauter Maschinenfabrik Gmbh | Verfahren zur erzeugung einer abtragung an einer zahnstirnkante und dazu ausgelegte vorrichtung |
| CN206122825U (zh) * | 2016-04-07 | 2017-04-26 | 合肥美桥汽车传动及底盘系统有限公司 | 一种用于准双曲面齿轮的倒圆角刀具 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 郭辉等: "六轴数控蜗杆砂轮磨齿机磨削面齿轮的方法", 《机械工程学报》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP7440216B2 (ja) | 2018-05-16 | 2024-02-28 | クリンゲルンベルク・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング | 歯車の仕上げ研削加工の方法 |
| CN108817555A (zh) * | 2018-07-16 | 2018-11-16 | 重庆齿轮箱有限责任公司 | 一种齿轮倒棱方法 |
| CN109465500A (zh) * | 2018-12-25 | 2019-03-15 | 江西福格新能源传动技术有限公司 | 直齿圆柱齿轮齿顶倒棱滚齿机 |
| US20220282621A1 (en) * | 2019-08-01 | 2022-09-08 | Settima Meccanica S.R.L. | Gear wheel having an improved profile |
| US12000286B2 (en) * | 2019-08-01 | 2024-06-04 | Settima Meccanica S.R.L. | Gear wheel having an improved profile |
| CN110802282A (zh) * | 2019-10-30 | 2020-02-18 | 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 | 一种螺旋锥齿齿顶倒圆加工方法 |
| CN110802282B (zh) * | 2019-10-30 | 2021-09-28 | 中国航发哈尔滨东安发动机有限公司 | 一种螺旋锥齿轮齿顶倒圆加工方法 |
| CN112091333A (zh) * | 2020-09-22 | 2020-12-18 | 重庆大学 | 数控蜗杆砂轮磨齿机喷嘴及其控制方法 |
| CN112091333B (zh) * | 2020-09-22 | 2022-04-26 | 重庆大学 | 数控蜗杆砂轮磨齿机喷嘴及其控制方法 |
| CN114101807A (zh) * | 2021-10-28 | 2022-03-01 | 西安交通大学 | 一种齿轮工件端面连续等距倒角切削刀具的刃型设计方法 |
| CN114101807B (zh) * | 2021-10-28 | 2022-12-09 | 西安交通大学 | 一种齿轮工件端面连续等距倒角切削刀具的刃型设计方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN107717137B (zh) | 2019-04-09 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107717137A (zh) | 一种齿顶倒圆方法 | |
| EP2528705B1 (en) | Continuous method for manufacturing face gears | |
| US9878383B2 (en) | Method for machining tooth edges and machining station designed for this purpose | |
| US9108258B2 (en) | Method and tool for manufacturing face gears | |
| CN1110395C (zh) | 齿轮精加工方法和齿轮 | |
| US10239139B2 (en) | Method for machining a set of teeth, tool arrangement, and tooth-cutting machine | |
| CN102574271B (zh) | 桶形螺纹状工具的制造方法 | |
| US10295039B2 (en) | Convex gear tooth edge break | |
| CN105156637B (zh) | 一种斜线齿面齿轮传动副及齿宽几何设计方法 | |
| CN102791410A (zh) | 硬精加工齿轮的齿侧面的方法 | |
| KR20090064544A (ko) | 디퓨즈 표면 구조를 생성하도록 베벨 기어를 다듬질가공하는 방법 | |
| JPH06504729A (ja) | 冠歯車を製造するための工具及び該工具の製造方法 | |
| CN109482984A (zh) | 一种成型法摆线齿锥齿轮的磨齿方法 | |
| CN105522227A (zh) | 一种针对摆线锥齿轮加工刀齿主切削刃的轮廓修形方法 | |
| CN108568567A (zh) | 一种基于通用四轴数控机床与球头铣刀的螺旋锥齿轮加工方法 | |
| Guo et al. | An efficient tapered tool having multiple blades for manufacturing cylindrical gears with power skiving | |
| CN106735612B (zh) | 一种改善珩齿加工的方法 | |
| CN102126053A (zh) | 齿轮磨削加工方法 | |
| CN106271473B (zh) | 提高螺旋伞齿轮互换性的加工方法 | |
| Mehr et al. | Efficient hard finishing of asymmetric tooth profiles and topological modifications by generating grinding | |
| CN107977503A (zh) | 蜗杆砂轮加工小尺寸齿顶圆角的多刀逼近方法 | |
| CN112123038A (zh) | 一种插齿刀后刀面双参数单面成形磨削方法 | |
| Zhang et al. | A novel continuous indexing method for face-hobbed hypoid gear tooth grinding | |
| CN106991241A (zh) | 一种刀具容屑槽刃磨干涉预测方法 | |
| CN108817555A (zh) | 一种齿轮倒棱方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240426 Address after: 317699 No.1 Shengyuan Road, Mechanical and Electrical Industry Functional Zone, Yuhuan City, Wenzhou City, Zhejiang Province Patentee after: ZHEJIANG SHUANGHUAN DRIVELINE Co.,Ltd. Country or region after: China Address before: 400044 No. 174 Sha Jie street, Shapingba District, Chongqing Patentee before: Chongqing University Country or region before: China |