[发明专利]一种变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚切加工及滚刀设计方法

说明书

本发明提供了一种变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚切加工及滚刀设计方法，包括使变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀、变导程变齿厚媒介齿条、变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮三者两两之间形成等价共轭关系；计算得出变导程变齿厚媒介齿条的齿面方程；计算得出变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀的齿面方程；通过计算出的变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀的齿面方程，制造出变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀；利用变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀完成整个变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮的滚切加工，本发明能够完成相同模数相同压力角不同螺旋角的变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮的快速滚切加工，其对应齿轮滚刀设计简单制造方便，为变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮的批量化生产提供基础。

技术领域

本发明涉及齿轮及齿轮滚刀设计加工领域，特别是一种变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚切加工及滚刀设计方法。

背景技术

乒变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮是一种广泛的渐开线斜齿圆柱齿轮。其主要几何特点是沿齿轮轴向各端面变位系数呈线性变化，两侧螺旋角也不相等，从而形成了锥形齿顶及齿根以及沿齿轮轴向线性变化的齿厚。变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮可以传递任意类型旋转运动，包括平行轴、相交轴及交错轴旋转运动。并且，通过控制齿轮副相对轴向位置，可以实现无侧隙的精密传动。目前，变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮已被广泛应用于全驱动汽车变速系统、船用齿轮箱、机器人用RV减速器以及其他精密传动领域。

变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀加工时，滚刀相当于齿面两侧螺旋角不相等且较大的螺旋齿轮，其齿数即为滚刀的头数，工件相当于另一个螺旋齿轮，以固定的速比旋转，依照螺旋齿轮副啮合原理，用展成法切削齿轮的刀具。

常用的齿轮制造工艺有铣齿、滚齿、刨齿、剃齿、插齿、磨齿等。其中滚齿加工工艺应用最广。其生产效率高、加工精度高、适应性好，对于具有相同模数和压力角的齿轮均可采用同一把滚刀进行加工。但是传统滚齿机上加工变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮还需要在滚齿轮上增加工件工作台相对刀架的径向进给传动链，并且由于变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮两侧螺旋角不同，普通滚刀需要对两侧齿面分别加工。随着科技的发展和需求的提升，变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮的需求越来越大，因此需要更高的加工效率。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚切加工及滚刀设计方法，以解决上述技术背景中所提出的问题。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚切加工及滚刀设计方法，包括以下步骤：

S1、在变齿厚渐开线变齿厚齿轮滚刀和渐开线变齿厚齿轮的共轭齿廓之间加入一个变导程变齿厚的变导程变齿厚媒介齿条，使变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀、变导程变齿厚媒介齿条、变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮三者两两之间形成等价共轭关系；

S2、根据变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮之间的啮合函数及齿面参数计算得出变导程变齿厚媒介齿条的齿面方程；

S3、根据变导程变齿厚媒介齿条的齿面方程计算得出变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀的齿面方程；

S4、通过已知计算出的变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀的齿面方程，制造出变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀；

S5、通过变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀旋转及变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮旋转的范成运动展成渐开线齿廓，再通过变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮滚刀的轴向窜动及沿被加工齿轮的轴向移动相结合展成两侧不等螺旋角，进而完成整个变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮的滚切加工。

上述发明内容中，进一步的，在步骤S1中，构建变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮固定坐标系σ_n，变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮活动坐标系σ₂，根据齿轮啮合原理得到齿面方程：

变齿厚渐开线斜齿圆柱齿轮左齿面的齿面方程为：