[发明专利]一种复合失配的对称弧齿线圆柱齿轮及其展成加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种对称弧齿线圆柱齿轮及其加工方法，特别涉及一种复合失配的对称弧齿线圆柱齿轮的展成加工方法。

背景技术

随着科学技术和现代工业的发展，特别是航天事业和国防建设向高速、高精度、重载方向发展，对齿轮传动的承载能力、传动平稳性、工作可靠性、使用寿命等方面都提出了更高的要求，在结构上则要求结构紧凑、重量轻。从理论上讲，普通渐开线齿轮传动具有平稳性，但是在实际齿轮传动系统中，往往会产生较为强烈的振动与噪声问题。因此，迫切要求人们开发新的齿形，研究新的齿轮啮合理论、设计方法以及相应的制造技术，以满足高速、高精度、重载机械装置对齿轮传动的要求。

发明内容

本发明专利的目的是提供一种复合失配的对称弧齿线圆柱齿轮及其展成加工方法，该方法实现了完全的CNC加工，能根据工作条件主动调整弧齿线圆柱齿轮复合失配量，满足各种机械对齿轮高速、高精度、低噪音以及结构紧凑的要求。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

1)首先根据需要加工的齿轮结构、强度及使用性能要求，确定齿轮的基本几何参数及直刃双面刀盘的刀倾角，即压力角α、齿顶高系数h_a^*及顶隙系数c^*，以及中心距a、传动比i、模数m、齿数Z；

2)然后将直刃双面刀盘和圆柱表面的齿轮毛坯分别安装在具有多轴联动数控机床的主轴和工作台上，所说的直刃双面刀盘的内外直刀刃为非对称的梯形刀齿；

3)直刃双面刀盘绕轴线转动，形成刀齿对齿轮毛坯切削的主运动，其次齿轮毛坯以变化的速度进给到展成位置；接着齿轮毛坯绕自身轴线转动，同时转动的直刃双面刀盘开始绕其回转轴线摆动，构成齿轮与齿轮的啮合运动，并展成出整个轮齿齿面，完成一个齿槽的切削，然后齿坯进行分度，直刃双面刀盘和齿轮毛坯反转，切削下一个齿槽，直至加工出所有齿槽得到所需的齿轮；

直刃双面刀盘回转角在起始角和终止角之间变化，起始角和终止角可由下式得到：

其中为参考点处工件转过的角度，r₁、r_f分别表示齿轮分度圆半径和直刃双面刀盘刀齿分度圆回转半径；r_1a、r_fa分别表示齿轮齿顶圆半径和直刃双面刀盘刀齿齿顶圆回转半径。

按照本发明的方法加工的对称弧齿线圆柱齿轮，具有复合失配的点接触对称弧齿线圆柱齿轮。

由于本发明的齿轮是一种具有复合失配的点接触圆柱齿轮，容易获得最佳接触区，可以提高其齿轮的综合强度和传动性能。该加工方法能根据工作条件主动调整弧齿线圆柱齿轮复合失配量，实现完全的CNC加工。满足各种机械对齿轮高速、高精度、低噪音以及结构紧凑的要求，特别满足石油、矿山等重型机械，以及国防上的舰艇、重型运输机等对齿轮高性能、重载的要求。

本发明通过对刀倾角的微小改变，使相配齿轮齿线方向的曲率半径发生改变，从而达到调整齿线方向的接触区长度的目的，实现齿线方向失配量控制；通过对刀盘展成回转半径(即假想产形齿轮半径)的控制，实现齿廓方向的失配量控制。本发明与现有的圆柱齿轮展成法相比，由于采用具有刀倾角的直刃双面刀盘结构，并采用与齿轮毛坯作啮合回转的展成运动方式，因此在加工的同时可以主动控制对称弧齿线圆柱齿轮的失配量，获得具有最佳接触区的复合失配的点接触圆柱齿轮，从而提高齿轮的综合强度和传动性能。

附图说明

图1是本发明展成加工方法的安装位置示意图。

图2是本发明展成加工过程示意图。

图3是本发明加工仿真的三维模型图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细说明。

参见图1，本发明的展成法所用切削刀具为盘形端铣刀1，其刀盘圆周上均匀分布着若干非对称梯形的刀齿，以保证齿槽两侧面节点处的压力角相同；刀盘轴线与齿坯2轴线垂直，并位于齿坯宽度方向的中截面上，以加工出对称的轮齿。

首先根据用户对齿轮结构、强度及使用性能要求，确定齿轮的基本几何参数，如压力角α、齿顶高系数h_a^*及顶隙系数c^*，以及中心距a、传动比i、模数m、齿数Z等；然后根据传动精度及安装误差等要求，选用相应的刀倾角γ，以控制齿线方向的失配量；再根据传动速度、负载、变形、及误差等要求，确定合理的刀盘展成回转半径(即假想产形齿轮半径)，以控制齿廓方向的失配量。