[发明专利]一种插齿刀后刀面双参数单面成形磨削方法

说明书

本发明公开了一种插齿刀后刀面双参数单面成形磨削方法，属于插齿刀具加工领域。本发明包括步骤：(1)根据被加工工件参数确定插齿加工中心距；(2)进行插齿刀理论侧后刀面设计；(3)基于双参数柱面投影法的插齿刀侧后刀面逼近；(4)侧后刀面的双参数单面磨削砂轮廓形设计；(5)插齿刀分齿磨削。本发明采用双参数柱面投影逼近插齿刀理论侧后刀面，所得逼近柱面的准线为一条插值曲线，不是传统方法预设的柱面准线；采用双参数单面磨削，无需附加铲磨运动，机床调整简单，加工效率高；柱面准线为离散投影点的插值曲线，进一步拓展了插齿刀廓形设计自由度，使齿类零件齿形设计更为灵活，极大拓宽了插齿刀加工范围。

技术领域

本发明属于插齿刀具加工领域，尤其是一种插齿刀后刀面双参数单面成形磨削方法。

背景技术

齿轮以及链轮、凸轮、花键、棘轮等有齿形结构的部件，其具有传动比恒定、传递功率大、工作可靠、结构紧凑等优点，在现代工业和机械产品中广泛应用，这些产品中有很大一部分都需要或必须依靠插齿刀来加工。

在机械加工领域，用插齿刀按展成法或成形法加工内、外齿轮或齿条等的齿面的过程称为插齿。除加工普通圆柱齿轮外，插齿刀可以做一些其它刀具做不了或者不太容易做成的工作，如内齿轮、少齿数齿、人字齿轮、多联齿轮等，特形插齿刀还可加工各种其他廓形的工件，如凸轮、内花键、链轮等。虽然它们不是齿轮，但因为具有齿形结构，同样可以通过齿轮啮合原理进行展成法加工，所以可用插齿刀加工。

19世纪末，美国的E.R.费洛斯创造了用大平面砂轮展成磨削插齿刀的方法，该方法的特点是精度高，效率低及机床运动复杂。为提高插齿刀的加工效率，提出了用成形法加工插齿刀的方法。随着刀具材料性能的不断提高、涂层技术与设备的改进以及数控技术的发展，插齿刀的使用效率大大提高，使其与滚齿的技术上的差距进一步缩小。

在插齿刀插齿加工的过程中，其后角带来的重磨误差是影响插齿加工精度的主要因素之一，也是设计插齿刀的难点所在。在插齿刀的加工方法中，常用的有展成法与成形法，而成形砂轮的廓形计算是的一个重要技术，可以一次性磨削齿轮修形、齿顶倒角、全弧齿顶刀具、带凸头的插齿刀等有特殊要求的齿形工件或刀具。

针对插齿刀的成形加工方法，从原理是上主要分为两类，一是插齿刀的铲磨制造，二是基于曲面逼近成形磨削。前者是采用成形砂轮，在成形运动的基础上增加一个径向的形成后角的铲齿运动，这样磨出的新插齿刀和刃磨后插齿刀的齿形相同，旧刀实际齿形与按变位原理求出的旧刀应有齿形不一致，导致齿形误差。后者是采用椭圆柱面、螺旋面、锥面或锥面螺旋面等进行插齿刀侧后刀面逼近设计，以可加工曲面代替插齿刀后刀面再采用成形磨削加工，常用的是椭圆柱面。造成这一问题的原因是插齿刀侧后刀面是一个非解析曲面，现有工艺方法无法精确加工。曲面逼近是将这一难加工的非解析的理论曲面用一个与理论曲面相接近的可加工曲面代替，然而如何确定这一可加工且易加工的曲面成为高效率制造高精度插齿刀的核心问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有的插齿刀侧后刀面为非解析曲面无法精确加工的缺点，提供一种插齿刀后刀面双参数单面成形磨削方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：

一种插齿刀后刀面双参数单面成形磨削方法，包括以下步骤：

(1)根据被加工工件的基本参数与插齿刀的基本参数确定插齿刀各截面的加工中心距；

所述截面与插齿刀轴线相垂直；

(2)在忽略前角时，对于插齿刀齿的第j个截面根据插齿刀与被加工齿廓的啮合关系，得到所述截面内的侧刃离散点；

引入插齿刀轴线方向的刃磨厚度，得到侧刃离散矩阵；

引入前角对厚度方向进行修正，得到插齿刀理论侧后刀面离散矩阵；