CN115070137A - 平面齿轮倒角装置和平面齿轮倒角加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种平面齿轮倒角装置及平面齿轮倒角加工方法。该平面齿轮倒角装置包括：机座；第一旋转驱动件，包括第一转轴；第二旋转驱动件，包括第二转轴，其末端同轴固定刀具；第二转轴与第一转轴的轴线相互垂直且位于同一平面；刀具设有至少两个刀刃，所述至少两个刀刃在所述刀具的周向上均匀地间隔开设置；刀刃设有曲线形的刃线；任一刀刃的刃线用于切削齿轮工件的轮齿中与渐开线对应的棱边以形成倒角，且任一刀刃的刃线与刀具的中心轴线位于同一平面。本发明对刀具的刀刃进行改进设计，以简化倒角加工操作及刀具运动轨迹，提高倒角加工效率；利用刀刃的切削，能够避免挤压式或滚轧式加工导致轮齿接触面发生形变，提高倒角加工质量。

Description

平面齿轮倒角装置和平面齿轮倒角加工方法

技术领域

本发明涉及齿轮倒角加工技术领域，尤其涉及一种平面齿轮倒角装置和平面齿轮倒角加工方法。

背景技术

齿轮倒角加工是对齿轮的端面与齿面的角部(齿轮渐开线部位)进行倒角的加工，用以防止尖角伤人或防止尖角在啮合过程中发生崩坏。

现有的倒角加工，通常有包括两种切削方案，一种方案是通过刀具沿齿轮渐开线以复杂轨迹运行来进行切削，形成倒角，保证了切削质量但由于刀具运行轨迹复杂而导致切削效率低；另一种方案是通过旋转刀具对齿轮进行挤压或滚轧以进行倒角加工，提高切削效率但挤压或滚轧易导致齿轮与刀具接触的面发生形变，导致倒角面宽度不均匀或倒角面角度发生变化。

发明内容

基于现有技术中的上述缺陷，本发明的目的在于提供一种平面齿轮倒角装置和平面齿轮倒角方法，其能够提高平面齿轮倒角加工的效率及质量。

为此，本发明提供如下技术方案。

本发明第一个目的是提供一种平面齿轮倒角装置，包括：

机座，用以形成支撑结构；

第一旋转驱动件，其安装于所述机座；所述第一旋转驱动件包括第一转轴，其末端用以同轴固定齿轮工件；

第二旋转驱动件，其安装于所述机座；所述第二旋转驱动件包括第二转轴，其末端同轴固定刀具；所述第二转轴与所述第一转轴的轴线相互垂直且位于同一平面；

其中，所述刀具设有至少两个刀刃，所述至少两个刀刃在所述刀具的周向上均匀地间隔开设置；所述刀刃设有曲线形的刃线；任一所述刀刃的刃线用于切削所述齿轮工件的轮齿中与渐开线对应的棱边以形成倒角，且任一所述刀刃的刃线与所述刀具的中心轴线位于同一平面。

优选地，所述刀具设有让位部，所述让位部形成于所述刃线的在旋转方向上的上游侧。

优选地，还包括Y向平移机构，其设置于所述机座上，且其驱动端与所述第一旋转驱动件相连，用以驱动所述齿轮工件相对于所述刀具前后运动，以切换所述齿轮工件的工位。

优选地，还包括Z向升降机构，其设置于所述机座上，且其驱动端与所述第二旋转驱动件相连，用以驱动所述刀具升降运动，以切换所述刀具的工位。

优选地，还包括：

接触式探针，用以检测所述刀具的空间位置；

非接触式探头，用以检测所述齿轮工件的空间位置。

本发明第二个目的是提供一种平面齿轮倒角加工方法，采用如上所述的平面齿轮倒角装置进行加工，包括以下步骤：

S11、装配所述齿轮工件至所述第一转轴，分别检测所述齿轮工件和所述刀具的初始空间位置信息；

S12、分别启动所述第一旋转驱动件和所述第二旋转驱动件，使所述第一转轴以角速度ω₁匀速旋转，第二转轴以角速度ω₂匀速旋转；其中ω₂＝(ω₁×m₁)/m₂，m₁表示齿轮工件的齿数，m₂表示刀刃的数量；

S13、移动所述第一旋转驱动件和所述第二旋转驱动件，使所述刀具和所述齿轮工件同时到达各自的目标加工工位，此时所述刀具位于所述齿轮工件的加工端面的轴向一侧，同时根据所述初始空间位置信息将所述齿轮工件的轮齿和所述刀具的刀刃调整至目标空间位置，并直接对所述轮齿的位于所述加工端面上的所述棱边进行倒角切削；

其中，在所述倒角切削的过程中，所述刀具的中心轴线与所述加工端面之间的轴向距离不变。

优选地，所述步骤S13还包括：当H平面与Z坐标轴的负方向的夹角为θ₀，且所述刀具的所述中心轴线位于所述齿轮工件的一个轮齿的轴向中心面上时，所述刀具的刀刃和所述齿轮工件的轮齿分别位于所述目标空间位置；其中，所述H平面为起始切削刀刃的刃线与所述刀具的中心轴线所在平面，θ₀＝180°/m₂。

优选地，在所述步骤S12中，当正视所述齿轮工件的加工端面以观察所述第一转轴的旋转方向，且正视所述刀具观察所述第二转轴的旋转方向时，所述第一转轴和所述第二转轴两者的旋转方向相反。

优选地，在所述步骤S13中，在所述第二转轴转动一圈的过程中，任一所述刀刃切削完成相邻两个轮齿的相对的两个所述棱边，且在该刀刃的切削过程中，切削点先从一个轮齿的齿顶向齿根移动，然后再从另一个轮齿的齿根向齿顶移动。

优选地，所述步骤S13还包括：若所述棱边的倒角量不满足要求，则移动所述刀具以缩小所述刀具的中心轴线和所述加工端面之间的轴向距离，以调解倒角深度。

本发明的有益效果是：

根据本发明的平面齿轮倒角装置，通过在用于切削齿轮工件的轮齿中与渐开线对应的棱边的刀具上均匀地间隔开设置有至少两个刀刃，且每个刀刃的刃线设计成曲线形，在对齿轮工件进行倒角加工时，通过匀速旋转的刀具与匀速旋转的齿轮工件相配合，即可进行倒角切削。倒角加工操作简单且刀具运动轨迹简单，进而提高倒角加工效率；此外，利用刀刃的切削，能够避免挤压式或滚轧式加工导致轮齿接触面发生不期望的形变，同时能够避免倒角面的宽度不均匀和倒角面角度的变化，提高倒角加工质量。

附图说明

图1示出了本发明的平面齿轮倒角装置的立体结构示意图；

图2示出了本发明的一实施例中刀具的立体结构示意图；

图3示出了本发明的平面齿轮倒角装置的侧视图；

图4示出了本发明的第一刀刃位于目标空间位置时与齿轮工件的局部装配结构示意图；

图5示出了本发明的切削过程中刀具与齿轮工件的局部装配结构示意图图一；

图6示出了本发明的切削过程中刀具与齿轮工件的局部装配结构示意图图二；

图7示出了本发明的切削过程中刀具与齿轮工件的局部装配结构示意图图三；

图8示出了本发明的切削过程中刀具与齿轮工件的局部装配结构示意图图四；

图9示出了本发明的齿轮工件的局部倒角加工后的结构示意图；

图10示出了本发明的倒角加工方法的步骤流程图。

附图标记说明

101、平面齿轮倒角装置；10、机座；21、第一转轴；22、Y向平移机构；31、第二转轴；32、Z向升降机构；40、刀具；41、第一刀刃；411、第一刃线；42、第二刀刃；421、第二刃线；50、接触式探针；60、非接触式探头；

102、齿轮工件；1021、第一轮齿；1022、第二轮齿；1023、第一齿豁；1024、倒角结构。

具体实施方式

为使本发明的技术方案和有益效果能够更加明显易懂，下面通过列举具体实施例的方式进行详细说明。除非另有定义，本文所使用的技术和科学术语与本申请所属的技术领域中的技术和科学术语的含义相同。

在本发明的描述中，除非另有明确的限定，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于本发明的简化描述，而不是指示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，即不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述清楚的目的，不能理解为所指示特征的相对重要性或所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个；“若干个”的含义是至少一个；另有明确限定的除外。

在本发明中，除非另有明确的限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”、“设置”等应作广义理解。例如，“连接”，可以是固定连接、可拆卸连接或一体成型；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，还可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的限定，第一特征在第二特征“上”、“之上”、“上方”和“上面”、“下”、“之下”、“下方”或“下面”可以是第一特征和第二特征直接接触，或第一特征和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可以是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征的水平高度高于第二特征的水平高度。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征的水平高度小于第二特征的水平高度。

本发明中提及的“前”、“后”、“左”、“右”、“上”和“下”均以图1中的标示为准。

下面根据图1至图3详细说明本发明的平面齿轮倒角装置。

本发明提供一种平面齿轮倒角装置，如图1至图3所示，平面齿轮倒角装置101包括：

机座10，用以形成支撑结构；

第一旋转驱动件，其安装于机座10；第一旋转驱动件包括第一转轴21，其末端用以同轴固定齿轮工件102；

第二旋转驱动件，其安装于机座10；第二旋转驱动件包括第二转轴31，其末端同轴固定刀具40；第二转轴31与第一转轴21的轴线相互垂直且位于同一平面；

其中，刀具40设有至少两个刀刃，至少两个刀刃在刀具的周向上均匀地间隔开设置；刀刃设有曲线形的刃线；任一刀刃的刃线用于切削齿轮工件102的轮齿的与两条渐开线对应的棱边以形成倒角，且任一刀刃的刃线与刀具40的中心轴线位于同一平面。

在本实施例中，通过在刀具40上均匀地间隔开设置有至少两个刀刃，且每个刀刃的刃线设计成曲线形，用于切削齿轮工件102的轮齿的与两条渐开线对应的棱边，且在对齿轮工件102进行倒角加工时，通过匀速旋转的刀具40与匀速旋转的齿轮工件102相配合，即可进行倒角切削，相对于传统的利用铣刀沿着渐开线以复杂轨迹运行进行切削倒角的方案，本实施例中刀具40运动轨迹简单，进而大大地提高了倒角加工效率；相对传统通过旋转刀具以挤压或滚轧的加工方案，本实施例的刀具40利用具有曲线形的刃线的刀刃对轮齿的渐开线所在棱边进行快速切削，避免挤压式或滚轧式加工导致轮齿接触面发生不期望的形变，同时能够避免倒角面的宽度不均匀和倒角面角度的变化，提高倒角加工质量。

应当理解，根据倒角切削需求，轮齿的渐开线的棱边可包括齿根圆弧，以完成整个齿形的倒角切削。

应当理解，平面齿轮表示齿轮工件的两端面为平面。

具体地，刃线的形状的设计步骤如下：

1)获取齿轮工件102所有待倒角的棱边的曲线方程(包括XYZ坐标，Z表示高度)；获取齿轮工件旋转速度及起点，获取刀具旋转速度及起点，且设定第二转轴31的角速度ω₂＝(ω₁×m₁)/m₂，ω₁表示第一转轴21的角速度，m₁表示齿轮工件齿数，m₂表示刀具刃数；其中，第二转轴31的角速度ω₂与刀具的旋转角速度相等，第一转轴21的角速度ω₁与齿轮工件的旋转角速度相等；

2)设定加工过程中，齿轮工件102和刀具40仅作旋转运动，即，齿轮工件102和刀具40的XYZ坐标不变；设定第二转轴31与齿轮工件102待加工端面的高度差；

3)在步骤1)与步骤2)的条件限定下，设定刀具40与齿轮工件102的轮齿渐开线只啮合而不切削，通过解时间-空间方程的方式，计算出刀具40的刀刃的刃线的曲线坐标，进而确定刃线的曲线形。

通过计算得出的刃线的曲线形，设计刀具40，倒角加工时，通过调节刀具40与齿轮工件102的前后间距及垂直间距，以达到所需的倒角切削量。

进一步地，计算刃线的曲线形时，根据倒角宽度及旋转角偏差造成的切削偏差，在刃线的曲线形的计算过程中进行补偿，以提高倒角加工质量。

在一实施例中，刀刃的数目为两个，且两个刀刃的刃线位于同一平面。具体地，如图2所示，刀具40包括第一刀刃41和第二刀刃42；第一刀刃41和第二刀刃42在刀具40的周向上间隔180度地设置；第一刀刃41包括呈曲线形的第一刃线411，第二刀刃42包括呈曲线形的第二刃线421，第一刃线411和第二刃线421均用于啮合齿轮工件102的轮齿中与渐开线对应的棱边以进行倒角切削，且第一刃线411和第二刃线421位于同一平面。

在又一实施例中，刀刃的数目为三个，三个刀刃在刀具40的周向上均匀地间隔开设置(即互相间隔120度)。

应当理解，刀刃的数目还可以为四个，四个刀刃在刀具的周向上均匀地间隔开设置，在此不再赘述。

在一实施例中，刀刃设有让位部，让位部形成于刃线的在旋转方向上的上游侧。具体地，如图4所示，刀具40沿顺时针方向(即图4中的A箭头的指向)旋转时，第一刃线411的上侧(即第一刃线411在旋转方向上的上游侧)形成让位部，第二刃线421的下侧(即第二刃线421在旋转方向上的上游侧)形成让位部。可以理解，当刀刃具有一定的厚度时，为了避免刃线以外的部位与齿轮工件发生干涉，设置让位部以进行避让。当刀刃很薄时，刀刃的切削部的整个端面可构成有效的刃线结构，则可不设计避让部。

在一实施例中，如图1和图3所示，平面齿轮倒角装置101还包括Y向平移机构22，其设置于机座10上，且其驱动端与第一旋转驱动件相连，用以驱动齿轮工件102相对刀具40前后运动，以切换齿轮工件102的工位。具体地，设置Y向平移机构22，可以自动调整齿轮工件102与刀具40前后之间的间距，以配合齿轮工件102的装配及切削操作。可以理解，Y向平移机构22可以包括蜗轮蜗杆传动机构或者齿轮齿条传动机构，当然也可以构造为其它形式的平移机构。

在一实施例中，如图1和图3所示，平面齿轮倒角装置101还包括Z向升降机构32，其设置于机座10上，且其驱动端与第二旋转驱动件相连，用以驱动刀具40升降运动，以切换刀具40的工位。具体地，设置Z向升降机构32，可以自动调整刀具40的高度，进而可以调节刀具40对齿轮工件的加工深度。可以理解，Z向升降机构32可以包括丝杆螺母传动机构或皮带传动机构，当然也可以构造为其它形式的升降机构。

通过设置Y向平移机构22和Z向升降机构32，无需拆装齿轮工件102，通过调节齿轮工件102和刀具40的位置，即可对齿轮工件102的上下两个端面进行倒角加工。

在一实施例中，如图1和图3所示，平面齿轮倒角装置101还包括：

接触式探针50，用以检测刀具40空间位置，用于获得刀具40的初始的空间位置信息，以便在切削过程中根据刀具40的初始的空间位置信息将刀具40调整至加工工位和目标空间位置；

非接触式探头60，用以检测齿轮工件102空间位置，用于获得齿轮工件102的初始的空间位置信息，以便在切削过程中根据轮工件102的初始的空间位置信息将轮工件102调整至加工工位和目标空间位置。

具体地，倒角加工开始后，采用接触式探针50检测刀具40空间位置时，调节刀具40的位置，使得刀具40位于测量工位，然后先采用接触式探针50测量刀具40的最前端位置，再探测刀具的刃线周向位置，检测完毕后，刀具40复位，以便后续精确调节刀具40的空间位置。每次更换刀具或刀具修磨后，采用接触式探针50对刀具40的长度进行测量，且对于测量数据进行自动存储，在加工装置不断电的情况下，下一次加工时可以直接调用。

采用非接触式探头60检测齿轮工件102的空间位置时，调节齿轮工件102的位置，以使得齿轮工件102位于测量工位，再采用非接触式探头60检测齿轮工件102的空间位置，测量完毕后，齿轮工件102复位。

应当理解，空间位置检测表示获取被测量点部位的三维坐标值。

进一步地，接触式探针50与Y向平移机构22的驱动端相连；非接触式探头60与Z向升降机构32的驱动端相连，以便进行不同部位的位置探测。

在一实施例中，平面齿轮倒角装置101还包括第一安装座(图中未示出)，其固定于第一旋转驱动件的驱动端，第一安装座用以夹装齿轮工件102。

在一实施例中，平面齿轮倒角装置101还包括第二安装座(图中未示出)，其固定于第二旋转驱动件的驱动端，第二安装座用以固定刀具40。

下面根据图4至图10说明本发明的平面齿轮倒角加工方法。

本发明提供一种平面齿轮倒角加工方法，如图10所示，采用如上所述的平面齿轮倒角装置进行加工，包括以下步骤：

S11、装配齿轮工件至第一转轴，分别检测齿轮工件和刀具的初始空间位置信息；

S12、分别启动第一旋转驱动件和第二旋转驱动件，使第一转轴以角速度ω₁匀速旋转，第二转轴以角速度ω₂匀速旋转；其中ω₂＝(ω₁×m₁)/m₂，m₁表示齿轮工件的齿数，m₂表示刀刃的数量；

S13、移动第一旋转驱动件和第二旋转驱动件，使刀具和齿轮工件同时到达各自的目标加工工位，此时刀具位于齿轮工件的加工端面的轴向一侧，同时根据所述初始空间位置信息将所述齿轮工件的轮齿和所述刀具的刀刃分别调整至目标空间位置，并直接对轮齿的位于加工端面上的棱边进行倒角切削；第一旋转驱动件和第二旋转驱动件的移动同时开始并同时完成，完成的瞬间开始倒角切削；

其中，在倒角切削的过程中，刀具的中心轴线与加工端面之间的轴向距离不变。

本实施例中，整个操作过程简单，刀具仅需作旋转运动，大大地提高齿轮倒角加工的效率，且利用刀刃快速切削，能够避免挤压式或滚轧式加工导致轮齿接触面发生不期望的形变，同时能够避免倒角面的宽度不均匀和倒角面角度的变化，提高倒角加工质量。

在一实施例中，步骤S13还包括：当H平面与Z坐标轴的负方向的夹角为θ₀，且刀具的中心轴线位于齿轮工件的一个轮齿的轴向中心面上时，刀具的刀刃和齿轮工件的轮齿分别位于目标空间位置；其中，H平面为起始切削刀刃的刃线与刀具的中心轴线所在平面，θ₀＝180°/m₂。刀刃位于其对应的目标空间位置表示刀刃位于起始切削位置，齿轮工件的轮齿位于目标空间位置表示齿轮工件的一个轮齿位于起始被切削位置，起始位置确定简单、易操作。

在一实施例中，在步骤S12中，当正视齿轮工件的加工端面以观察第一转轴的旋转方向，且正视刀具观察第二转轴的旋转方向时，第一转轴和第二转轴两者的旋转方向相反。具体地，如图1所示，齿轮工件102的上表面为当前的加工端面，刀具40位于齿轮工件102的上表面的上方，此时，在齿轮工件102的上表面的上方从上向下观察齿轮工件102的上表面即为正视齿轮工件102的加工端面，在齿轮工件102的上表面的上方从前向后观察刀具40即为正视刀具40，观察所得的第一转轴21的旋转方向如图4中箭头B指向所示(逆时针方向)，第二转轴31的旋转方向如图4中箭头A指向所示(顺时针方向)。应当理解，当刀具40移动至齿轮工件102的下表面的下方，齿轮工件102的下表面为加工端面，此时，在齿轮工件102的下表面的下方从下向上观察齿轮工件102的下表面即为正视齿轮工件102的加工端面，在齿轮工件102的下表面的下方从前向后观察刀具40即为正视刀具40，相应地，观察所得的第一转轴21和第二转轴31两者的旋转方向相反才能实现切削配合。

在一实施例中，在步骤S13中，在第二转轴31转动一圈的过程中，任一刀刃切削完成相邻两个轮齿的相对的两个棱边，且在该刀刃的切削过程中，切削点先从一个轮齿的齿顶向齿根移动，然后再从另一个轮齿的齿根向齿顶移动。刀具40的运动轨迹简单，能够提高倒角加工效率。

在一实施例中，步骤S13还包括：若棱边的倒角量不满足要求，则移动刀具40以缩小刀具40的中心轴线和齿轮工件102的加工端面之间的轴向距离，以调节倒角深度，直至倒角量符合要求。齿轮倒角量调节简单，可暂停倒角加工时调节倒角加工深度，或在倒角加工过程中同步调节倒角加工深度。

在一实施例中，步骤S12还包括：采用Y向平移机构22调节齿轮工件102的工位，采用Z向升降机构32调节刀具40的工位。

在一实施例中，还包括步骤S21：调节齿轮工件102和刀具40位置，以切换齿轮工件102的加工端面。具体地，加工完齿轮工件102一个端面的所有待加工的轮齿棱边后，无需拆装齿轮工件102，通过调节齿轮工件102和刀具40的位置，即可对齿轮工件102的另一端面进行倒角加工，自动且高效。

具体地，以两刃刀具及平面圆柱齿轮为例进行具体阐述，以图1为基准，先对齿轮工件102的上表面的轮齿棱边进行倒角加工，再对其下表面的轮齿棱边进行倒角加工，本实施例的加工方法具体包括以下步骤：

1)装配齿轮工件102至所述第一转轴21，分别检测齿轮工件102和刀具40的初始空间位置信息；

2)启动第一旋转驱动件和第二旋转驱动件，使得相应原点位置的齿轮工件102和刀具40启动旋转，加速至设定的速度及旋转相位后保持匀速；且，当正视齿轮工件102的加工端面(上表面)以观察第一转轴21的旋转方向，且正视刀具40观察第二转轴31的旋转方向时，第一转轴21的旋转方向(如图4中箭头B指向所示)与第二转轴32的旋转方向(如图4中箭头A指向所示)相反；

3)Y向平移机构22驱动齿轮工件102平移运动，Z向升降机构32驱动刀具40升降运动，以使得齿轮工件102和刀具40同步运动至相应的目标加工工位，同时根据初始空间位置信息将齿轮工件102的轮齿和刀具40的刀刃分别调整至目标空间位置；如图4所示，当刀具40的刀刃位于目标空间位置时，两个刀刃的刃线所在平面与齿轮工件102的上下表面平行，即刀刃处于水平位(目标空间位置)，θ₀＝90°；第一刀刃41作为起始切削刃，与第一刀刃41位置相对应的第一轮齿1021、第二轮齿1022之间的齿豁记为第一齿豁1023；刀具40的中心轴线位于第二轮齿1022的轴向中心面上，此时齿轮工件102的轮齿位于其对应的目标空间位置；

4)如图4至图6所示，刀具40匀速旋转1/4圈的同时齿轮工件旋转1/2齿的角度，第一刀刃41的刃线自水平位旋转至垂直位；第一刀刃41的第一刃线411的切削点依次沿第一轮齿1021的齿顶、渐开线、齿根发生变化，将该渐开线所在棱边切削下来，切掉一块截面为三角形的切屑，完成一次倒角，得倒角结构1024，倒角结构1024如图9所示；

5)如图6至图8所示，刀具继续匀速旋转1/4圈，齿轮工件继续旋转1/2齿的角度，第一刀刃41的刃线自垂直位旋转至水平位；第一刀刃41的第一刃线411的切削点依次沿第二轮齿1022的齿根、渐开线、齿顶发生变化，将该渐开线所在棱边切削下来，切掉一块截面为三角形的切屑，完成第二次倒角，进而完成第一齿豁1023所对应的两条渐开线所在棱边的倒角加工；

6)刀具和齿轮工件继续匀速旋转，重复步骤4)、步骤5)，刀具的两个刀刃轮流切换作为切削刃，直至齿轮工件旋转一周，完成齿轮工件上表面的所有的齿廓的倒角加工；

7)调节齿轮工件102和刀具40位置，以使得刀具40位于齿轮工件102的下方的加工工位并调整齿轮工件102和刀具40的旋转相位；第一旋转驱动件反转，以在正视齿轮工件102的加工端面(下表面)以观察第一转轴21的旋转方向，且正视刀具40观察第二转轴31的旋转方向时，第一转轴21和第二转轴31的旋转方向相反；重复步骤2)至步骤6)，以完成齿轮工件下表面的所有的齿廓的倒角加工。

上述实施例中，刀具每旋转半圈，刀具的刀刃与齿豁的两渐开线接触两次，从而切削两刀，以此规律完成所有渐开线的倒角加工，加工简单、控制简单。

当刀具包括三个或四个刀刃时，上述步骤3)中，第一刀刃41作为起始切削刀刃，第一刀刃41的H平面与Z坐标负方向的角度为θ₀时为其目标空间位置；步骤4)中，刀具40切削一次的旋转圈数＝1/(m₂×2)，齿轮工件匀速旋转1/2齿，以完成一次倒角；继续以相同旋转规律以依次对每个渐开线所在棱边进行倒角加工。以刀刃数目为三个为例阐述，第一刀刃41的H平面与Z坐标负方向的角度为60°时为其目标空间位置，刀具40切削一次的旋转圈数为1/6圈。

应当理解，以上实施方式均为示例性的，不用于包含权利要求所包含的所有可能的实施方式。在不脱离本发明的范围的情况下，还可以在以上实施方式的基础上做出各种变形和改变。同样的，也可以对以上实施方式的各个技术特征进行任意组合，以形成可能没有被明确描述的本发明的另外的实施方式。因此，上述实施方式仅表达了本发明的几种实施方式，不对本发明的保护范围进行限制。

Claims (10)

1.一种平面齿轮倒角装置，其特征在于，包括：

机座(10)，用以形成支撑结构；

第一旋转驱动件，其安装于所述机座(10)；所述第一旋转驱动件包括第一转轴(21)，其末端用以同轴固定齿轮工件(102)；

第二旋转驱动件，其安装于所述机座(10)；所述第二旋转驱动件包括第二转轴(31)，其末端同轴固定刀具(40)；所述第二转轴(31)与所述第一转轴(21)的轴线相互垂直且位于同一平面；

其中，所述刀具(40)设有至少两个刀刃，所述至少两个刀刃在所述刀具的周向上均匀地间隔开设置；所述刀刃设有曲线形的刃线；任一所述刀刃的刃线用于切削所述齿轮工件(102)的轮齿中与渐开线对应的棱边以形成倒角，且任一所述刀刃的刃线与所述刀具(40)的中心轴线位于同一平面。

2.根据权利要求1所述的平面齿轮倒角装置，其特征在于，所述刀具设有让位部，所述让位部形成于所述刃线的在旋转方向上的上游侧。

3.根据权利要求1所述的平面齿轮倒角装置，其特征在于，还包括Y向平移机构(22)，其设置于所述机座(10)上，且其驱动端与所述第一旋转驱动件相连，用以驱动所述齿轮工件(102)相对于所述刀具(40)前后运动，以切换所述齿轮工件(102)的工位。

4.根据权利要求1所述的平面齿轮倒角装置，其特征在于，还包括Z向升降机构(32)，其设置于所述机座(10)上，且其驱动端与所述第二旋转驱动件相连，用以驱动所述刀具(40)升降运动，以切换所述刀具(40)的工位。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的平面齿轮倒角装置，其特征在于，还包括：

接触式探针(50)，用以检测所述刀具(40)的空间位置；

非接触式探头(60)，用以检测所述齿轮工件(102)的空间位置。

6.一种平面齿轮倒角加工方法，其特征在于，采用如权利要求1-5中任意一项所述的平面齿轮倒角装置进行加工，包括以下步骤：

S11、装配所述齿轮工件至所述第一转轴，分别检测所述齿轮工件和所述刀具的初始空间位置信息；

S12、分别启动所述第一旋转驱动件和所述第二旋转驱动件，使所述第一转轴以角速度ω₁匀速旋转，第二转轴以角速度ω₂匀速旋转；其中ω₂＝(ω₁×m₁)/m₂，m₁表示齿轮工件的齿数，m₂表示刀刃的数量；

S13、移动所述第一旋转驱动件和所述第二旋转驱动件，使所述刀具和所述齿轮工件同时到达各自的目标加工工位，此时所述刀具位于所述齿轮工件的加工端面的轴向一侧，同时根据所述初始空间位置信息将所述齿轮工件的轮齿和所述刀具的刀刃分别调整至目标空间位置，并直接对所述轮齿的位于所述加工端面上的所述棱边进行倒角切削；

其中，在所述倒角切削的过程中，所述刀具的中心轴线与所述加工端面之间的轴向距离不变。

7.根据权利要求6所述的平面齿轮倒角加工方法，其特征在于，所述步骤S13还包括：当H平面与Z坐标轴的负方向的夹角为θ₀，且所述刀具的所述中心轴线位于所述齿轮工件的一个轮齿的轴向中心面上时，所述刀具的刀刃和所述齿轮工件的轮齿分别位于目标空间位置；

其中，所述H平面为起始切削刀刃的刃线与所述刀具的中心轴线所在平面，θ₀＝180°/m₂。

8.根据权利要求6所述的平面齿轮倒角加工方法，其特征在于，在所述步骤S12中，当正视所述齿轮工件的加工端面以观察所述第一转轴的旋转方向，且正视所述刀具观察所述第二转轴的旋转方向时，所述第一转轴和所述第二转轴两者的旋转方向相反。

9.根据权利要求8所述的平面齿轮倒角加工方法，其特征在于，在所述步骤S13中，在所述第二转轴转动一圈的过程中，任一所述刀刃切削完成相邻两个轮齿的相对的两个所述棱边，且在该刀刃的切削过程中，切削点先从一个轮齿的齿顶向齿根移动，然后再从另一个轮齿的齿根向齿顶移动。

10.根据权利要求6-9中任意一项所述的平面齿轮倒角加工方法，其特征在于，所述步骤S13还包括：若所述棱边的倒角量不满足要求，则移动所述刀具以缩小所述刀具的中心轴线和所述加工端面之间的轴向距离，以调节倒角深度。

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