CN109590552B - 一种具有双压力角齿条刀廓的刀具及其加工直齿轮的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有双压力角齿条刀廓的刀具及其加工直齿轮的方法,所述双压力角齿条刀廓包括顶刃直线段、顶刃圆弧段、过渡斜线段和斜刃线段,所述顶刃直线段用于加工齿廓的根圆弧段,所述顶刃圆弧段用于加工齿廓的过渡曲线段,所述斜刃线段用于加工齿廓的渐开线段,所述顶刃直线段的尺寸由与齿轮根圆弧段间的共轭关系所确定,本发明研制出来的具有双压力角齿条刀廓的刀具结构简单,操作方便,采用本发明研究出来的具有双压力角齿条刀廓的刀具加工少齿数直齿轮既可以避免齿根部附近的渐开线齿廓被齿条刀具切去一部分的根切现象,避免齿轮抗弯曲能力下降,重合度减少的问题,来实现少齿数直齿轮无根切。

Description

一种具有双压力角齿条刀廓的刀具及其加工直齿轮的方法
技术领域
本发明具体涉及一种具有双压力角齿条刀廓的刀具及其加工直齿轮的方法。
背景技术
齿轮是传递运动和动力的一种常见元件,其中,齿形由渐开线和过渡曲线组成的直齿轮,具有角速不变、运转平稳等优点,因此应用较为广泛。目前主要采用展成法来加工直齿轮,它是利用齿轮刀具与齿坯的啮合运动而切出齿形的方法。但是采用展成法加工直齿轮,对直齿轮的最少齿数有一定的限制,例如,要求加工的直齿轮的最少齿数为17,若齿数少于17,会出现齿根部附近的渐开线齿廓被齿条刀具切去一部分的根切现象,从而引起齿轮抗弯曲能力下降,重合度减少,但是,对于一些特殊的输送用的齿轮泵对齿数又有一定的限制,要求齿数在6至9内,因此,如何采用展成法加工少齿数直齿轮(齿数少于17)是我们需要研究的问题,针对这一问题,我们研究出一种滚齿加工少齿数直齿轮用双压力角齿条刀廓的刀具,通过我们研究出来的具有双压力角齿条刀廓的刀具对少齿数直齿轮进行加工既可以避免齿根部附近的渐开线齿廓被齿条刀具切去一部分的根切现象,防止齿轮抗弯曲能力下降,重合度减少的问题,来实现少齿数直齿轮的无根切;又能实现齿轮在啮合线端点处的极限啮合能力,此时的齿轮具有其最大的形状系数,所述形状系数为顶圆直径与节圆直径的比值。
发明内容
本发明针对背景技术中的不足,提供了一种具有双压力角齿条刀廓的刀具及其加工直齿轮的方法,目的在于:设计一种滚齿加工少齿数直齿轮用具有双压力角齿条刀廓的刀具,对少齿数直齿轮进行加工既可以避免齿根部附近的渐开线齿廓被齿条刀具切去一部分的根切现象,防止齿轮抗弯曲能力下降,重合度减少的问题,来实现少齿数直齿轮的无根切;又能实现齿轮在啮合线端点处的极限啮合能力,
本发明的目的是通过如下途径实现的:
一种具有双压力角齿条刀廓的刀具,所述双压力角齿条刀廓包括顶刃直线段、顶刃圆弧段、过渡斜线段和斜刃线段,所述顶刃直线段用于加工齿廓的根圆弧段,所述顶刃圆弧段用于加工齿廓的过渡曲线段,所述斜刃线段用于加工齿廓的渐开线段,所述顶刃直线段的尺寸由与齿轮根圆弧段间的共轭关系所确定,所述顶刃圆弧段与顶刃直线段相切连接,其半径由顶刃圆弧段与齿廓的过渡曲线段间的共轭关系、齿廓渐开线段上的终基点所共同确定,所述过渡斜线段与顶刃圆弧段相切连接,在滚齿加工过程中,该切点由刀廓的顶刃圆弧段避让齿廓的渐开线段上的终基点的位置所确定,并由此确定出刀廓的过渡斜线段的压力角和与刀廓的斜刃线段的交点位置。
一种具有双压力角齿条刀廓的刀具加工直齿轮的方法,第一步,根据应用场合,确定出需要加工的少齿数直齿轮的相关参数,所述的相关参数是指齿轮模数m,齿轮齿数z,齿轮压力角α,齿轮顶隙系数k,齿顶高系数h,齿轮变位系数x,齿轮的最大形状系数λ,所选的齿轮具有在啮合线端点处的极限啮合能力;第二步,根据齿轮模数m、齿轮顶隙系数k、齿顶高系数h,斜刃线段的压力角α,计算出刀具的顶刃半宽系数t、顶刃圆弧半径系数ρ、过渡斜线段的压力角α 0、过渡斜线段和斜刃线段的交点到刀顶的距离系数h 0,第三步,根据第二步计算得出的相关参数确定出刀具的所需刀廓,第四步,将第三步选择的刀具安装在机床上,第五步,启动机床,利用刀具开始加工少齿数直齿轮。
所述齿轮模数m为3,齿轮齿数z为6,齿轮压力角α为20度,齿轮顶隙系数k为0.15,齿顶高系数h为1.1179,齿轮变位系数x为0.3213齿轮形状系数λ为1.3233。
所述刀具的顶刃半宽系数t为0.1645,顶刃圆弧半径系数ρ为0.2、过渡斜线段的压力角α 0为24.6、过渡斜线段和斜刃线段的交点到刀顶的距离系数h 0为0.5842。
本发明的有益效果:
本发明研制出来的具有双压力角齿条刀廓的刀具结构简单,操作方便,采用本发明研究出来的具有双压力角齿条刀廓的刀具加工少齿数直齿轮既可以避免齿根部附近的渐开线齿廓被齿条刀具切去一部分的根切现象,避免齿轮抗弯曲能力下降,重合度减少的问题,来实现少齿数直齿轮无根切;又能够实现齿轮在啮合线端点处的极限啮合能力,此时的齿轮具有其最大的形状系数,极利于输送齿轮泵的容积效率提高和轻量化设计。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步详细说明:
图1为本发明一种具有双压力角齿条刀廓的刀具的结构示意图。
图2为本发明刀具上的双压力角齿条刀廓的结构示意图。
图3为采用本发明加工少齿数直齿轮渐开线终基点的结构示意图。
图4为采用本发明加工少齿数直齿轮后的齿轮副的极限啮合结构示意图。
图中: 1、齿廓的渐开线段;101、渐开线段顶点;102、渐开线段上的终基点;2、齿廓的过渡曲线段;3、齿廓的根圆弧段;4、刀廓中线;5、顶刃直线段;6、顶刃圆弧段;7、过渡斜线段;701、相切点; 702、相交点;8、斜刃线段; 9、节圆; 10、基圆;11、顶圆;12、啮合线。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步描述。
如图1至图4所示,本发明公开了一种具有双压力角齿条刀廓的刀具,在图2中,所述具有双压力角齿条刀廓的刀具包括双压力角齿条刀廓,所述双压力角齿条刀廓包括顶刃直线段5、顶刃圆弧段6、过渡斜线段7和斜刃线段8;在图3中,所述顶刃直线段5用于加工齿廓的根圆弧段3,所述顶刃圆弧段6用于加工齿廓的过渡曲线段2,所述斜刃线段7用于加工齿廓的渐开线段1,所述顶刃直线段5的尺寸由与齿轮根圆弧段间的共轭关系所确定,所述顶刃圆弧段6与顶刃直线段5相切连接,其半径由顶刃圆弧段6与齿廓的过渡曲线段2间的共轭关系、齿廓渐开线段上的终基点102所共同确定,所述过渡斜线段7与顶刃圆弧段6相切连接,在滚齿加工过程中,该切点由刀廓的顶刃圆弧段6避让齿廓的渐开线段上的终基点102的位置所确定,并由此确定出刀廓的过渡斜线段7的压力角和与刀廓的斜刃线段8的交点702位置;一种具有双压力角齿条刀廓的刀具加工直齿轮的方法,第一步,根据应用场合以输送用齿轮泵的齿轮副为例,确定需要加工的少齿数直齿轮的相关参数,所述的相关参数是指齿轮模数m为3,齿轮齿数z为6,齿轮压力角α为20度,齿轮顶隙系数k为0.15,齿顶高系数h为1.1179,齿轮变位系数x为0.3213,齿轮形状系数λ为1.3233,另外这样的齿轮需要具有在啮合线端点处的极限啮合能力;所述齿廓上由齿廓的渐开线段1、齿廓的过渡曲线段2和齿廓的根圆弧段3组成,且齿廓渐开线段1的终点位于基圆10上,即为终基点102,第二步,根据齿轮模数m为3、齿轮顶隙系数k为0.15、齿顶高系数h为1.1179,斜刃线段的压力角α为20度,刀廓的顶刃直线段5与齿廓的根圆弧段3在加工中的共轭关系,确定出刀具的顶刃半宽系数t为0.1645;依据刀廓的顶刃圆弧段6与齿廓的过渡曲线段2在加工中的共轭关系,确定出顶刃圆弧半径系数ρ为0.2;依据刀廓的顶刃圆弧段6与齿廓的过渡曲线段2在加工中确好避让渐开线终基点102的共轭关系,确定出切点701的位置,再由斜刃线段8完整加工出齿廓渐开线段上的终基点102,确定出压力角α 0为24.6和过渡斜线段7和斜刃线段8的交点到刀顶的距离系数h 0为0.5842,第三步,根据第二步计算得出的相关参数确定出刀具的所需刀廓,第四步,将第三步选择的刀具安装在机床上,第五步,启动机床,利用刀具开始加工少齿数直齿轮, 在加工过程中齿廓的基点102与刀廓的切点701恰好相互避开,从图3和图4中,我们可以看出主动轮o 1的基点102与从动轮o 2的齿顶点101确能在啮合线12的端点处正确啮合,即小齿数齿轮副具有无根切的极限啮合能力,也说明了这款具有双压力角齿条刀廓的刀具加工少齿数直齿轮既可以避免齿根部附近的渐开线齿廓被齿条刀具切去一部分的根切现象,避免齿轮抗弯曲能力下降,重合度减少的问题,来实现少齿数直齿轮无根切;又能实现齿轮在啮合线端点处的极限啮合能力,此时的齿轮具有其最大的形状系数,极利于输送齿轮泵的容积效率提高和轻量化设计。

Claims (4)

1.一种具有双压力角齿条刀廓的刀具,其特征在于:所述双压力角齿条刀廓包括顶刃直线段、顶刃圆弧段、过渡斜线段和斜刃线段,所述顶刃直线段用于加工齿廓的根圆弧段,所述顶刃圆弧段用于加工齿廓的过渡曲线段,所述斜刃线段用于加工齿廓的渐开线段,所述顶刃直线段的尺寸由与齿轮根圆弧段间的共轭关系所确定,所述顶刃圆弧段与顶刃直线段相切连接,其半径由顶刃圆弧段与齿廓的过渡曲线段间的共轭关系、齿廓渐开线段上的终基点所共同确定,所述过渡斜线段与顶刃圆弧段相切连接,在滚齿加工过程中,其切点由刀廓的顶刃圆弧段避让齿廓的渐开线段上的终基点的位置所确定,并由此确定出刀廓的过渡斜线段的压力角和与刀廓的斜刃线段的交点位置。
2.一种加工直齿轮的方法,其采用如权利要求1所述的一种具有双压力角齿条刀廓的刀具,其特征在于:第一步,根据应用场合,确定出需要加工的少齿数直齿轮的相关参数,所述的相关参数是指齿轮模数m,齿轮齿数z,齿轮压力角α,齿轮顶隙系数k,齿顶高系数h,齿轮变位系数x,齿轮的最大形状系数λ,所选的齿轮具有在啮合线端点处的极限啮合能力;第二步,根据齿轮模数m、齿轮顶隙系数k、齿顶高系数h,斜刃线段的压力角α,计算出刀具的顶刃半宽系数t、顶刃圆弧半径系数ρ、过渡斜线段的压力角α 0、过渡斜线段和斜刃线段的交点到刀顶的距离系数h 0,第三步,根据第二步计算得出的相关参数确定出刀具的所需刀廓,第四步,将第三步选择的刀具安装在机床上,第五步,启动机床,利用刀具开始加工少齿数直齿轮。
3.如权利要求2所述的一种加工直齿轮的方法,其特征在于:所述齿轮模数m为3,齿轮齿数z为6,齿轮压力角α为20度,齿轮顶隙系数k为0.15,齿顶高系数h为1.1179,齿轮变位系数x为0.3213齿轮形状系数λ为1.3233。
4.如权利要求3所述的一种加工直齿轮的方法,其特征在于:所述刀具的顶刃半宽系数t为0.1645,顶刃圆弧半径系数ρ为0.2、过渡斜线段的压力角α 0为24.6、过渡斜线段和斜刃线段的交点到刀顶的距离系数h 0为0.5842。
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