CN1857838B - 一种锥齿轮的加工方法及其装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械加工类，具体是一种锥齿轮的加工方法及其装置，它以实际基圆中心分齿，以相应的虚拟基圆中心进行渐开线展成，在计算出虚拟基圆的虚拟齿数后，计算出工件转速，根据工件转速加工出相应的虚拟基圆渐开线轮齿，具体的装置中，在主轴外装上内外偏心套，用于调整虚拟基圆与实际基圆的中心距，外偏心套在滚切蜗杆、滚切蜗轮带动下与刀具作展成运动；主轴在分齿蜗杆、分齿蜗轮带动下作分齿运动。本发明能有效调整啮合齿轮的接触区宽度，精度高，从而减小啮合齿轮的噪音，延长寿命。

Description

一种锥齿轮的加工方法及其装置
技术领域
本发明属于机械制造类，具体是一种锥齿轮的加工方法及其装置。
背景技术
一对渐开线锥齿轮在啮合时，理想的接触区应在齿面的中心的大部分，而在实际加工中，由于齿轮加工过程中的误差，造成加工精度不高，齿面在边缘接触，从而导致啮合齿轮的噪声增大，寿命缩短。为了解决这个问题，必需能有效调节接触区的宽度并使齿轮的接触区不在边缘，以达到理想的接触，现有的锥齿轮主要是用滚比变化或调整垂直轮位的方法来调节接触区宽度，但由于滚比或垂直轮位的变化会引起其它参数的变化，又需通过复杂的计算来调整，而且很难达到理想的接触。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的不足，提供一种新的锥齿轮的加工方法及其装置，以便有效地调节齿轮啮合时的接触区宽度，提高锥齿轮加工的精度。
本发明是这样实现的：
由于一对相啮合的锥齿轮渐开线上各点的曲率是由基圆决定的，而基圆又是由分度圆直径和压力角决定的，每一个特定的锥齿轮都有其特定的基圆和压力角，也就有其特定的渐开线，两啮合齿轮的特定渐开线在啮合过程中是全面接触的。如果能使两个或其中的一个渐开线的曲率变大就能使接触区变窄，而要使特定齿轮的渐开线曲率变大必需要减小基圆直径，而特定齿轮的基圆直径是唯一的，所以为了达到调整接触区宽度的目的，可以通过设置一虚拟基圆，以虚拟基圆加工渐开线齿轮的轮齿。为了使接触面变窄，还必需使虚拟基圆直径比实际基圆直径小。
根据上述原理，本发明在加工锥齿轮时，以锥齿轮的实际基圆中心分齿，根据曲率要求，以相应虚拟基圆中心进行渐开线展成加工。
本发明由于在曲率确定后，虚拟基圆也是确定的，加工时，只要计算出虚拟基圆的虚拟齿轮的齿数，即可计算出加工虚拟齿轮的转速，从而加工出相应的锥齿轮的轮齿。
在现有的锥齿轮加工过程中，工件装在主轴上，由蜗杆带动作分齿运动，同时蜗杆带动蜗轮使工件与摇台带动的刀具作展成运动。假定被加工齿轮齿数为Z1，相啮合齿轮齿数为Z2，摇台带动刀具转速为n摇，工件转速为n1，则根据公式计算出
Figure A20051007150700051
即可加工出相应的实际基圆渐开线轮齿。
引进虚拟基圆后，工件转速n虚应由
Figure A20051007150700052
得出，其中Z虚为加工齿轮的虚拟基圆的虚拟齿轮的齿数。
现假定虚拟基圆与实际基圆的中心距离为e′，θ为齿轮分度锥角，L为两齿轮中心线交点到齿轮啮合中点的距离，则有(其中虚拟基圆直径大于实际基圆时，用“+”；虚拟基圆直径小于实际基圆时，用“-”)根据Z虚并计算出n虚，即可加工出虚拟基圆的渐开线轮齿。
根据此方法，本发明设计了一种锥齿轮加工的装置，包括基座、主轴、分齿蜗杆、分齿蜗轮、摇台，摇台上装有刀具，工件装在主轴上，其特征在于：主轴外装有内偏心套，装在内偏心套上的分齿蜗杆与装在主轴上的分齿蜗轮相啮合，内偏心套外有外偏心套，内外偏心套可相对旋转以调节偏心距，外偏心套上有滚切蜗轮，并与装在基座上的滚切蜗杆相啮合，外偏心套在滚切蜗杆、滚切蜗轮带动下作展成运动，分齿蜗杆、分齿蜗轮带动主轴作分齿运动。
本装置根据经验值调节偏心距的大小，即可根据上述方法确定相应的工件转速，加工出齿轮。
本发明由于引入了虚拟基圆，并由偏心套调整偏心距，从而可根据接触区计算加工出相应的齿轮，调整啮合齿轮接触宽度，从而最终减小了啮合齿轮的噪音，延长了寿命。
图面说明
图1为本发明锥齿轮加工装置结构示意图。
图2为图1的外偏心套结构示意图。
图3为图2的俯视图。
图4为图1的内偏心套结构示意图。
图5为图4的俯视图。
图6为啮合齿轮轮齿结构示意图。
具体实施方式
一、一种锥齿轮的加工方法，其特征在于：以齿轮的实际基圆中心分齿，根据曲率要求，以相应的虚拟基圆中心进行渐开线展成。
a)先计算虚拟基圆的虚拟齿数
Figure A20051007150700061
(虚拟基圆直径大于实际基圆时，用“+”；虚拟基圆直径小于实际基圆时，用“-”)，其中Z虚为实际基圆的齿轮齿数，θ为齿轮分度锥角，L为两齿轮中心线交点到齿轮啮合中点的距离，e′为虚拟基圆与实际基圆的中心距离，如图6所示。
b)计算出工件转速
Figure A20051007150700071
其中n摇为摇台转速。
Z虚为虚拟基圆的虚拟齿数，Z2为与Z1吻合的齿轮齿数。
c)根据工件转速加工出相应的虚拟基圆的渐开线轮齿。
二、一种锥齿轮加工装置，如图1所示，包括基座12、主轴4、分齿蜗杆10、分齿蜗轮11、摇台7，摇台上装有刀具6，工件5装在主轴4上，其特征在于：主轴4外装有内偏心套3，装在内偏心套3上的分齿蜗杆10与装在主轴4上的分齿蜗轮11相啮合，内偏心套3外有外偏心套2，外偏心套2上有滚切蜗轮8，并与装在基座12上的滚切蜗杆9相啮合，外偏心套2在滚切蜗杆9、滚切蜗轮8带动下作展成运动；主轴4在分齿蜗杆10、分齿蜗轮11带动下作分齿运动。
如图2、3所示，外偏心套2的偏心距为e，并带有刻度。
如图4、5所示，内偏心套3的偏心距为e，并带有刻度。
本发明通过内外偏心套的相对旋转可以调节偏心距从0～2e间变化，调节至一定的偏心距后内外偏心套由锁紧螺钉1固定锁紧，通过旋转外偏心套2使内外偏心套的中心所在的平面与摇台7轴线平行，并使内偏心套中心处于所需的位置上(如需使齿面曲率变小，则须使内偏心套中心处于外偏心套中心和摇台之间；如需使齿面曲率变大，则须使外偏心套中心处于内偏心套和摇台之间)，调整好内外偏心套后，刀具6在摇台7带动下，外偏心套在滚切蜗杆9、滚切蜗轮8带动下作展成运动。

Claims (3)

1.一种锥齿轮的加工方法，其特征在于：以齿轮的实际基圆中心分齿，相应的虚拟基圆中心进行渐开线展成，以虚拟基圆中心进行渐开线展成的方法是：
a、计算出虚拟基圆的虚拟齿数
Figure FA20171611200510071507701C00011
其中Z1为实际基圆的齿轮齿数，θ为齿轮分度锥角，L为两齿轮中心线交点到齿轮啮合中点的距离，e′为虚拟基圆与实际基圆的中心距离；虚拟基圆直径大于实际基圆时，用“+”，虚拟基圆直径小于实际基圆时，用“-”；
b、计算出工件转速
其中n摇摇台转速，Z虚为虚拟基圆的虚拟齿数，Z2为与Z1吻合的齿轮齿数；
c、根据工件转速加工出相应的虚拟基圆的渐开线轮齿。
2.一种锥齿轮加工装置，包括基座(12)、主轴(4)、分齿蜗杆(10)、分齿蜗轮(11)、摇台(7)，摇台(7)上装有刀具(6)，工件(5)装在主轴(4)上，其特征在于：主轴(4)外装有内偏心套(3)，装在内偏心套(3)上的分齿蜗杆(10)与装在主轴(4)上的分齿蜗轮(11)相啮合，内偏心套外有外偏心套(2)，外偏心套(2)上有滚切蜗轮(8)，并与装在基座(12)上的滚切蜗杆(9)相啮合，内外偏心套由锁紧螺钉(1)固定。
3.根据权利要求2所述的锥齿轮加工装置，其特征在于：外偏心套(2)在滚切蜗杆(9)、滚切蜗轮(8)带动下作展成运动；主轴在分齿蜗杆(10)、分齿蜗轮(11)带动下作分齿运动。
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