[发明专利]一种大模数圆柱外齿轮的通用盘刀复合铣削工艺

说明书

一种大模数圆柱外齿轮的通用盘刀复合铣削装置及其工艺，基于成形、包络铣齿加工原理，可满足12mm以上大模数圆柱外齿轮的粗精加工。本发明的通用盘刀包括：盘形刀体(1)、硬质合金刀片(2)、紧固螺钉(3)；对应的成形/包络复合铣齿机床主要包括：床身(4)，立柱(5)，Z轴拖板(6)，Y轴拖板(7)，A轴扳角度拖板(8)，复合铣齿主轴箱(9)，数控回转台(10)，牛腿工装(11)，外齿圆柱齿轮(12)。本发明优点在于：工件一次装夹，粗铣、半精/精铣过程不需换刀，可满足各类齿形/齿向修形及软/硬齿面加工要求。

技术领域

本发明涉及数控加工技术领域，尤其是一种大模数圆柱外齿轮的通用盘刀复合铣削装置及其工艺，属于《数控技术与数字制造》和《切削加工工艺与设备》学科、先进制造技术领域。

技术背景

大模数齿轮通常指模数在12mm以上的齿轮，现有的大模数圆柱外齿轮常用加工工艺主要包括：成形铣齿、包络铣齿、展成滚齿、展成插齿、成形磨齿及盘刀包络铣齿。对于不同齿面硬度和加工精度要求，如表1，有以下七种常见加工工艺。

表1.大模数圆柱外齿轮的现有齿加工工艺

盘刀成形铣齿作为一种高效、低成本、绿色环保的齿加工工艺，应用广泛。但对于精铣加工，存在刀具通用性差、刀具和加工柔性差的缺点，无法适应中小批量外齿圆柱齿轮加工的市场需求。当然，棒刀包络铣齿工艺可以部分弥补上述不足，尤其在退刀槽很小的人字齿加工方面优势明显，但加工工艺复杂，刀具成本高且加工效率低。

发明内容

本发明为克服上述加工工艺存在的不足，提出一种大模数圆柱外齿轮的通用盘刀复合铣削装置及其工艺，通用盘刀的刀具结构简单且成本低，可满足12mm 以上大模数圆柱外齿轮的高效粗精加工工艺，同时满足各类齿形/齿向修形及软/ 硬齿面加工要求，加工柔性强，工件仅需一次装夹且无需更换刀具，加工效率较高且绿色环保，加工精度可达到GB7-8级，加工效率是传统滚插齿的2～3倍。

本发明的技术方案如下：

一种大模数圆柱外齿轮的通用盘刀复合铣削装置，其特征在于采用通用盘刀进行铣齿，所述的通用盘刀主要包括：盘形刀体(1)、硬质合金刀片(2)、紧固螺钉(3)，能同时满足强力成形铣齿的高刚性和包络铣齿的高精度要求。

所述的通用盘刀采用镶片式错齿分布，盘刀回转包络体轴向截面的侧刃和顶刃为直廓，齿形角15～20°侧刃与顶刃为圆弧过渡；圆柱外齿轮的齿侧由刀盘的侧刃进行微线段包络，齿根过渡圆弧由刀盘顶部圆弧进行包络(刀盘顶部圆弧的曲率半径小于齿轮齿根过渡圆弧半径)，齿根圆由刀盘顶刃进行包络。

还包括成形/包络复合铣齿机床，所述的成形/包络复合铣齿机床包括：床身 (4)、设置在床身(4)上的立柱(5)和数控回转台(10)、设置在立柱(5)上的Z轴拖板(6)、Y轴拖板(7)、A轴扳角度拖板(8)和复合铣齿主轴箱(9)、设置在数控回转台(10)上的牛腿工装(11)和外齿圆柱齿轮(12)，所述盘形刀体(1)安装于复合铣齿主轴箱(9)上，机床包括X轴、Y轴和Z轴三根直线伺服进给轴，A轴和C轴两根回转伺服进给轴，SP轴为通用盘刀回转轴。

一种大模数圆柱外齿轮的通用盘刀复合铣削工艺，其特征在于包括通用盘刀成形法粗加工工艺；

所述的通用盘刀成形法粗加工工艺包括如下步骤：Y轴回到零位，刀盘对称中心通过C轴回转中心，A轴扳到一定角度，X轴径向进刀后，Z/C轴进行联动顺逆铣加工，每个齿槽加工完成后转台进行单分度，直至所有齿槽加工完成。为了确保成形铣齿的加工刚性，X轴与Y轴均需要进行液压锁紧。

还包括通用盘刀包络法半精/精加工工艺；