[发明专利]一种圆柱齿轮精加工刮削刀具设计方法及刮削修形工艺

说明书

本发明公开了一种圆柱齿轮精加工刮削刀具设计方法与刮削修形工艺；刮削刀具端面整体呈凸锥形，刀齿分左右两个侧前刀面，刀齿两侧刀刃工作前角γ_s单独进行设计；刀齿侧刀刃由修形齿面在侧前刀面上包络而成，并以单面切的方式刮削齿轮修形齿面，单面切运动轨迹通过求解修形齿面与侧刀刃的线面接触方程拟合获得；该方法可改善刀齿结构强度与切削性能，并提高齿轮修形加工精度。

技术领域

本发明属于齿轮加工工艺技术领域，涉及一种圆柱齿轮精加工刮削刀具设计方法。

本发明还涉及一种刮削修形加工方法。

背景技术

齿轮是汽车自动变速器、机器人RV减速器、谐波减速器、电动汽车轮边减速器等传动机械关键零部件，但受齿轮结构，尤其是内齿轮结构的限制，其热后精加工较为困难。常见的内齿轮精加工方法有插齿、剃齿、拉削、磨齿等，在精加工内齿轮时都存在各种限制，加工效果不尽人意：插齿加工内齿轮的效率与精度都比较低；剃齿刀具切削性能较差，且刀具刃磨不方便；拉削加工效率较高，加工精度也能满足要求，但拉刀造价极高，开发周期也很长，且难以实现内齿轮工件的齿向修形加工；磨齿的精度较好，可用来加工内齿轮，但内齿轮精磨效率极其低下，单件磨削通常耗时数小时，有时甚至为了提高加工效率而放弃内齿轮热后精磨，严重影响齿轮传动性能与使用寿命。业界对内齿轮高效、高精度、低成本、批量化制造技术的需求十分迫切。车齿工艺加工精度较好，加工效率十分高，是齿轮加工领域发展的热点，其工艺特点非常适合内齿轮精加工，但当前车齿刀具与工艺主要针对软齿面齿轮的加工，车齿刀具设计及修形加工主要基于插齿工艺理论，车齿齿廓修形存在原理性误差，齿向修形易产生齿面扭曲，车齿精度及精度保持性问题得不到根本的解决。

发明内容

本发明的目的是提供一种圆柱齿轮精加工刮削刀具的设计方法；

本发明的另一个目的是提供一种刮削修形加工方法，提出基于车齿原理的圆柱齿轮热后精加工刮削刀具与刮削修形工艺，以改善刀齿切削性能与结构强度，并提高修形加工的精度。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种圆柱齿轮精加工刮削刀具的设计方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，刮削刀具为圆柱刮削刀具，刮削刀具端面呈凸锥型，且刮削刀具的侧面与端面均均匀分布若干齿结构，且每个端面齿结构的凹形前刀面都对应侧面齿结构凸形后刀面；

步骤2，计算刮削刀具刀倾后的刀齿两侧的侧刀刃的工作前角以及顶刃的工作后角，所述刀齿为刮削刀具侧面齿结构，结合齿轮工件材料的切削加工性及刀齿的结构强度为刀齿两侧刀刃单独设计标注前角，为顶刃设计标注后角，顶刃为刀齿顶部的刀刃；

步骤3，结合齿轮工件材料的切削加工性及刀齿的结构强度，设计刮削刀具凸锥型端面的锥底角。

本发明的第一个技术方案的特点还在于：

其中步骤2中，刮削刀具的刀倾τ为刮削刀具中刀齿的尾部相对齿轮工件齿槽抬起角度，刀倾τ的角度为0～15°；

其中步骤2中，侧刀刃的标注前角γ_s是指向凸锥形端面的方向，每个刀齿分左右两个侧刀刃前刀面，分别对应两条侧刀刃，两侧刀刃的标注前角γ_s范围为0～10°；

其中步骤2中，顶刃的标注后角α_τ为刀齿刀尖部分刀刃的后角，顶刃4标注后角α_τ范围为0～10°；当顶刃后角α_τ等于0°时，顶刃后刀面为圆柱面，α_τ不等于0°时，顶刃后刀面为锥面；

其中步骤3中，凸锥形端面锥底角ε是指刮削刀具端面整体呈锥形，锥顶向刮削刀具外侧凸出，其底角即为凸锥形端面锥底角，锥底角ε范围为0～20°。

本发明的第二个技术方案是，一种刮削修形加工方法，具体按以下步骤实施：

步骤1，刮削齿廓修形加工：