CN113600932B - 一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法 - Google Patents

一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法，本发明采用端面齿轮作为滚车刀具，刀具直径比传统滚刀、车齿刀具大，不易磨损，且刀具刃磨较传统圆柱车齿刀更为方便；且在加工时刀具与工件为连续滚动，能一次完成多个齿的加工，切削效率高；同时，切削运动简单，切削时，只需要四轴联动，即可在锥齿轮铣齿机上就能实现圆柱斜齿轮的加工，适应性强，扩大锥齿轮铣齿机的加工范围；而且，本发明采用滚车的方式来加工圆柱齿轮且刀具及机床刚性较好，加工精度和效率易于保证。

Description

一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法
技术领域
本发明涉及齿轮加工技术领域，具体涉及一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法。
背景技术
圆柱齿轮是机械传动中应用最广泛的一种齿轮类型，目前的机械加工方法主要有热轧、粉末冶金、铸造、切削加工等。其中，无切削加工虽然效率高，材料利用率高，但加工精度较低。
现有切削加工主要分为成形法和展成法。成形法有铣齿和拉齿。因两者均采用单齿加工，生产效率较低且加工精度不高。展成法主要有滚齿和插齿，对于某些特定场合，如窄空刀槽人字齿、双联齿，受机床、刀具结构、空间限制等因素，使滚齿和插齿加工难以实现。由于圆柱齿轮应用量巨大，因此迫切需要一种既能满足加工效率，又能确保加工精度的切削方法。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的是提供一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法，该方法运动简单、易于实现，在普通锥齿轮铣齿机上就能完成切削运动，扩大了锥齿轮铣齿机的适用范围，加工方式为连续滚动加工，兼具滚齿与车齿加工特点，效率高，精度易于保证。
为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法，包括以下步骤：
S1、将刀具安装在可沿X轴和Y轴联动的第一主轴上，工件安装在可沿Z轴运动的第二主轴上，该刀具为端面齿轮滚车刀，且第一主轴与第二主轴间垂直设置；
S2、定义一线段，该线段经过工件的中心点并与刀具的中心轴线垂直，该线段与X轴之间的夹角为β，然后在Y轴方向上调节工件与刀具间的位置关系，使β与目标斜齿轮的螺旋角大小相同；
S3、将工件沿Z轴移动，使工件与刀具的端面逐渐靠近，形成一定的切削深度 ；
S4、 X轴和Y轴联动带动刀具沿圆柱齿轮的螺旋线方向进给，直至走完齿宽，同时，通过第一主轴与第二主轴带动刀具和工件转动，两者的转速比与两者的齿数比相同，当工件圆周上所有的齿槽加工完毕后，跳转至步骤S5；
S5、工件每次沿Z轴进给一个切削量，重复步骤S3-S5，直至所有的齿槽全部加工至目标齿深，形成圆柱斜齿。
进一步的，步骤S4中X轴和Y轴在联动时，单位时间内Y轴运动的路程与X轴运动的路程之比为tan β。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1.本发明采用端面齿轮作为滚车刀具，刀具直径比传统滚刀、车齿刀具大，不易磨损，且刀具刃磨较传统圆柱车齿刀更为方便；
2.加工时刀具与工件为连续滚动，能一次完成多个齿的加工，切削效率高；
3.切削运动简单，切削时，只需要四轴联动，即可在锥齿轮铣齿机上就能实现圆柱斜齿轮的加工，适应性强，扩大锥齿轮铣齿机的加工范围；
4.本发明采用滚车的方式来加工圆柱齿轮且刀具及机床刚性较好，加工精度和效率易于保证。
附图说明
图1是本发明一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法的加工原理示意图；
图2是刀具和工件在锥齿轮铣齿机上的装配示意图；
图中标记：1、刀具，2、工件。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明中的刀具1为端面齿轮滚车刀，刀具1的直径比传统滚刀、车齿刀具大，不易磨损，且刀具刃磨较传统圆柱车齿刀更为方便；
刀具1和工件2在安装时，以左旋斜齿圆柱齿轮为例：工件2向下偏置一个角度，所偏置角度与目标斜齿轮的螺旋角角度相同。偏置方法如下：定义一线段，该线段经过工件的中心点并与刀具的中心轴线垂直，该线段与X轴之间的夹角为β，然后在Y轴方向上调节工件与刀具间的位置关系，使β与目标斜齿轮的螺旋角大小相同。
本发明中刀具1与工件2按照传动比以固定速度转动，模拟齿轮啮合，从而能一次完成多个齿的加工，切削效率高。
如图2所示，刀具1（C轴）和工件2（A轴）均沿逆时针方向转动，工件多次沿Z轴进给，每次进给一个固定的切削量，以控制切削深度，提高磨削精度；工件2沿其齿长方向进给，控制齿宽。因刀具1与工件2的螺旋角不同，在其啮合点处速度合成方向沿斜齿轮螺旋角方向，产生切削运动，具体请参阅图1，从而实现圆柱斜齿轮的加工。
以下对本发明一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法详细进行说明：
一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法，包括以下步骤：
S1、将刀具安装在可沿X轴和Y轴联动的第一主轴即上，工件安装在可沿Z轴运动的第二主轴上，该刀具为端面齿轮滚车刀，且第一主轴与第二主轴间垂直设置；
S2、定义一线段，该线段经过工件的中心点并与刀具的中心轴线垂直，该线段与X轴之间的夹角为β，然后在Y轴方向上调节工件与刀具间的位置关系，使β与目标斜齿轮的螺旋角大小相同；
S3、将工件沿Z轴移动，使工件与刀具的端面逐渐靠近，形成一定的切削深度 ，此处需要说明的是，作为初次试切形成的切削深度应较小，以检查工件表面的分齿数是否正确，初次形成的切削深度以本领域技术人员根据齿轮制造经验确定，此外，根据齿深可分多次切削，单次的切削量不宜过大，多次切削以提高齿轮的加工精度和质量，并可防止在加工时对齿轮或刀具造成损坏；
S4、 X轴和Y轴联动带动刀具沿圆柱齿轮的螺旋线方向进给，直至走完齿宽，同时，通过第一主轴与第二主轴带动刀具和工件转动，两者的转速比与两者的齿数比相同，当工件圆周上所有的齿槽加工完毕后，跳转至步骤S5；
步骤S4中X轴和Y轴在联动时，单位时间内Y轴运动的路程与X轴运动的路程之比为tan β。
S5、工件每次沿Z轴进给一个切削量，重复步骤S3-S5，直至所有的齿槽全部加工至目标齿深，形成圆柱斜齿。
本发明的切削运动简单，切削时，只需要四轴联动，即可在锥齿轮铣齿机上就能实现圆柱斜齿轮的加工，适应性强，扩大锥齿轮铣齿机的加工范围；而且，本发明采用滚车的方式来加工圆柱齿轮且刀具及机床刚性较好，加工精度和效率易于保证。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (1)

1.一种在锥齿轮铣齿机上滚车圆柱斜齿轮的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、将刀具安装在可沿X轴和Y轴联动的第一主轴上，工件安装在可沿Z轴运动的第二主轴上，该刀具为端面齿轮滚车刀，且第一主轴与第二主轴间垂直设置；
S2、定义一线段，该线段经过工件的中心点并与刀具的中心轴线垂直，该线段与X轴之间的夹角为β，然后在Y轴方向上调节工件与刀具间的位置关系，使β与目标斜齿轮的螺旋角大小相同；
S3、将工件沿Z轴移动，使工件与刀具的端面逐渐靠近，形成一定的切削深度 ；
S4、 X轴和Y轴联动带动刀具沿圆柱齿轮的螺旋线方向进给，直至走完齿宽， X轴和Y轴在联动时，单位时间内Y轴运动的路程与X轴运动的路程之比为tan β，同时，通过第一主轴与第二主轴带动刀具和工件转动，两者的转速比与两者的齿数比相同，当工件圆周上所有的齿槽加工完毕后，跳转至步骤S5；
S5、工件每次沿Z轴进给一个切削量，重复步骤S3-S5，直至所有的齿槽全部加工至目标齿深，形成圆柱斜齿。
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