一種非圓齒輪的齒坯等極角插齒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于齒輪制造領(lǐng)域，尤其是在工作半徑變化的輪上制齒領(lǐng)域，涉及一種非 圓齒輪的齒坯等極角插齒方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)前非圓齒輪的制造廣泛采用線切割技術(shù)，線切割機(jī)床工藝范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)，但 其效率極其低下，僅適用于單件小批量生產(chǎn)。另外，還出現(xiàn)了電火花、激光等新型加工方法， 同線切割一樣，這些方法不僅效率低下，難以不加改造地用于加工非圓斜齒輪，且僅適合材 質(zhì)特殊或厚度極薄的齒輪加工。精密鍛造技術(shù)可高效加工非圓斜齒輪，但目前相關(guān)模具的 加工和模具及齒輪測量方面尚無技術(shù)積累。另外，3D打印及快速成型技術(shù)從理論上也可以 制造非圓斜齒輪，但是，其所采用的堆疊薄層的方法難以滿足齒輪傳動所需的力學(xué)性能。隨 著非圓齒輪不斷推廣應(yīng)用，特種加工方法難以滿足大量需求。
[0003] 插齒是一種高效加工非圓齒方法，中國專利CN200810000133. 3公開了一種加工 有遮擋的非完整圓周齒輪的方法，采用插齒機(jī)和專用插齒刀進(jìn)行加工，但由于加工的非圓 周齒輪是特殊的固定的，故實用性不強(qiáng)，中國專利CN201220482831. 3公開了一種齒輪加工 夾具，但由于裝夾繁瑣，且對于非圓齒輪未做詳細(xì)介紹，故難以實現(xiàn)。
[0004] 解決上述問題的有效方法是采用高效高精度的數(shù)控插削技術(shù)，本發(fā)明提供一種非 圓齒輪的齒坯等極角插齒方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的在于：針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種非圓齒輪的齒坯等 極角插齒方法，以齒坯節(jié)曲線極角速度為基準(zhǔn)頻率，其余軸對其聯(lián)動。
[0006] 本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。
[0007] -種非圓齒輪的齒坯等極角插齒方法，包括工作臺、齒坯、主軸、插齒刀，所述工作 臺帶動所述齒坯旋轉(zhuǎn)，所述主軸帶動所述插齒刀旋轉(zhuǎn)，所述插齒刀分度圓與所述齒坯節(jié)曲 線相切并作純滾動，所述插齒刀在平面內(nèi)沿X軸向移動形成所述齒坯節(jié)曲線，所述插齒刀 在豎直面內(nèi)沿Z軸向移動形成所述齒坯全齒高；所述齒坯端面內(nèi)，所述工作臺按照齒坯等 極角方法帶動所述齒坯旋轉(zhuǎn)，即所述齒坯相對于機(jī)床做等極角運動，其余軸相對其聯(lián)動。
[0008] 所述的齒坯等極角方法插削非圓齒輪，可插制內(nèi)嚙合非圓直齒輪；所述插齒刀位 于所述齒坯節(jié)曲線內(nèi)部，平面內(nèi)所述工作臺帶動所述齒坯按節(jié)曲線極角恒速轉(zhuǎn)動。
[0009] 所述的齒坯等極角方法插削非圓齒輪，可插制內(nèi)嚙合非圓斜齒輪；所述插齒刀位 于所述齒坯節(jié)曲線內(nèi)部，平面內(nèi)所述工作臺帶動所述齒坯按節(jié)曲線極角恒速轉(zhuǎn)動；插削過 程中，所述齒坯還有附加轉(zhuǎn)動。
[0010] 所述的齒坯等極角方法插削非圓齒輪，可插制外嚙合非圓直齒輪；所述插齒刀位 于所述齒坯節(jié)曲線外部，平面內(nèi)所述工作臺帶動所述齒坯按節(jié)曲線極角恒速轉(zhuǎn)動。
[0011] 所述的齒坯等極角方法插削非圓齒輪，可插制外嚙合非圓斜齒輪；所述插齒刀位 于所述齒坯節(jié)曲線外部，平面內(nèi)所述工作臺帶動所述齒坯按節(jié)曲線極角恒速轉(zhuǎn)動；插削過 程中，所述齒坯還有附加轉(zhuǎn)動。
[0012] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的齒坯等極角插削非圓齒輪方法，可實現(xiàn)高效高精 度加工非圓齒輪的目標(biāo)；本發(fā)明以齒坯極角速度作為基準(zhǔn)頻率，其余軸在CNC內(nèi)部按模型 對其聯(lián)動，無需檢測元件，減少誤差來源；另外，本發(fā)明計算過程簡單，CNC運算速度和精度 都大為提尚。
【附圖說明】
[0013] 圖1為本發(fā)明齒坯等極角插削內(nèi)嚙合非圓齒輪方法示意圖；
[0014] 圖2為本發(fā)明齒坯等極角插削內(nèi)嚙合非圓齒輪方法示意圖；
[0015] 圖3為本發(fā)明齒坯等極角插削內(nèi)嚙合非圓齒輪方法齒坯端面示意圖；
[0016] 圖4為本發(fā)明齒坯等極角插削內(nèi)嚙合三階橢圓直齒輪刀位軌跡截面圖；
[0017] 圖5為本發(fā)明齒坯等極角插削內(nèi)嚙合右旋三階橢圓斜齒輪刀位軌跡立體圖；
[0018] 圖6為本發(fā)明齒坯等極角插削內(nèi)嚙合左旋三階橢圓斜齒輪刀位軌跡立體圖；
[0019] 圖7為本發(fā)明齒坯等極角插削外嚙合非圓齒輪方法齒坯端面示意圖；
[0020] 圖8為本發(fā)明齒坯等極角插削外嚙合二階橢圓直齒輪刀位軌跡截面圖；
[0021] 圖9為本發(fā)明齒坯等極角插削外嚙合右旋二階橢圓斜齒輪刀位軌跡立體圖；
[0022] 圖10為本發(fā)明齒坯等極角插削外嚙合左旋二階橢圓斜齒輪刀位軌跡立體圖。
[0023] 其中：1-齒坯，2-插齒刀。
【具體實施方式】
[0024] 非圓齒輪插削與圓柱齒輪插削很大的不同點在于，插刀和工件間沒有固定的展成 關(guān)系，且插刀中心和工件中心的距離也在不停變化，但工件極角變化速率與插刀轉(zhuǎn)速、工件 轉(zhuǎn)速和插刀在插刀中心和工件中心連線上的移動速度，這四者間有確定的數(shù)學(xué)關(guān)系。本發(fā) 明的重點是確立了工件極角變化速率恒定時，機(jī)床其余各軸速度與工件極角變化速率之 間的聯(lián)動關(guān)系，采用配備有變速比電子齒輪箱功能的專用齒輪加工數(shù)控系統(tǒng)實現(xiàn)該聯(lián)動關(guān) 系，圖1為采用的變速比電子齒輪箱傳動方案圖。
[0025] 為了插削出一個完整的非圓齒輪，插齒刀與工件齒坯必須具備以下運動：
[0026] 1)切削運動：插齒刀沿齒坯的軸線方向作快速的上下往復(fù)運動，這是插齒刀的主 運動。
[0027] 2)節(jié)曲線進(jìn)給運動：插齒刀刀軸繞其本身軸線作慢速回轉(zhuǎn)運動。其快慢影響切齒 的快慢。節(jié)曲線進(jìn)給量大小，以插齒刀每一往復(fù)行程在其節(jié)曲線上轉(zhuǎn)過的弧長計算。
[0028] 3)徑向進(jìn)給運動：插齒刀開始接觸齒坯以后，在節(jié)曲線進(jìn)給的同時，插齒刀向齒 坯作徑向進(jìn)給（或齒坯向插齒刀作徑向進(jìn)給），一直進(jìn)到齒全深（指一次切削）為止。徑向 進(jìn)給量的大小，以插齒刀每一往復(fù)行程徑向移動毫米數(shù)表示。
[0029] 4)展成運動：將圓形插齒刀視作一個齒輪，其與工件齒坯之間強(qiáng)制地保持著一對 齒輪的嚙合關(guān)系；嚙合過程中，插齒刀將齒坯上對其運動形成干涉的材料切除，從而加工出 非圓齒輪齒廓。
[0030] 5)讓刀運動：插齒刀的上下往復(fù)運動，向下是工作行程，向上是返回行程。為了保 證插齒刀在返回時不和齒面接觸，以免擦傷己加工齒面和減少刀具磨損，齒坯應(yīng)相對于插 齒刀離開一個距離。
[0031] 6)附加轉(zhuǎn)動：插削非圓斜齒輪時，插齒刀作上下往復(fù)運動的同時，還必須有一個 同步的附加轉(zhuǎn)動，以使切削刃運動時產(chǎn)生的表面相當(dāng)于斜齒輪的齒側(cè)面。
[0032] 下面結(jié)合圖和實施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
[0033] 實施例一
[0034] 參見圖2,示意了本發(fā)明齒坯等極角插削內(nèi)嚙合非圓齒輪方法各軸聯(lián)動關(guān)系。在齒 坯1端面內(nèi)，插齒刀2以c〇 b旋轉(zhuǎn)，齒坯1以ω。旋轉(zhuǎn)，為保證插削過程中插齒刀2節(jié)圓與齒 坯1節(jié)曲線同向純滾動，在齒坯1端面內(nèi)^^與ω。按展成運動要求保持嚴(yán)格傳動比。在齒 坯1軸面內(nèi)，為保持插齒刀2節(jié)圓與齒坯1節(jié)曲線內(nèi)切接觸，插齒刀2作ν χ運動，軸向有往 復(fù)運動插削νζ，從而插削全齒，為保證齒面沿軸線精度均勻，^與ω線性聯(lián)動；對非圓斜齒 輪，根