[发明专利]一种基于近似蜗杆砂轮的斜齿面齿轮磨削方法

说明书

本发明涉及一种基于近似蜗杆砂轮的斜齿面齿轮磨削方法。本方法采用齿形与斜齿产形齿轮法向齿形相近的当量直齿轮来展成椭球蜗杆砂轮螺旋曲面，从而避免了蜗杆曲面的奇异性问题。给出了蜗杆砂轮的螺旋升角和螺旋齿面方程。基于普通圆柱齿轮数控机床坐标系统，给出了蜗杆砂轮、虚拟斜齿产形齿轮以及斜齿面齿轮间的安装位置关系和进给方向，同时给出了斜齿面齿轮的补偿角度计算方法。该方法不需要开发面齿轮专用磨削加工机床，通过数字控制技术实现蜗杆砂轮对斜齿面齿轮的磨削加工。

技术领域

本发明属于面齿轮加工技术领域，具体涉及一种用蜗杆砂轮磨削斜齿面齿轮的加工方法。

背景技术

面齿轮的加工大体上有插齿、滚齿和磨齿等几种方法。插齿效率低，精度差；滚齿刀具齿廓分布在球面上，刀具制造极其困难且制造成本高。且插齿和滚齿只能用于软齿面齿轮的切削，而硬齿面面齿轮可以采用碟型砂轮逐齿加工和蜗杆砂轮连续展成加工。后者因其加工效率高、齿距精度高，并且齿面重复性好而倍受关注。

面齿轮的磨削过程可用砂轮模拟圆柱小齿轮和面齿轮间的啮合运动关系来实现。彭先龙等研究了基于碟形砂轮磨齿的数控规律，探讨了在数控磨齿机上用碟形砂轮磨削面齿轮的可行性。郭辉等在五坐标曲面磨床上利用碟形砂轮进行了面齿轮的磨削试验，齿面偏差达到了21μm以下。唐进元研究了利用碟形砂轮磨削修形面齿轮的原理方法，扩展了其应用。格利森工程师Stadtfeld提出了新型CONIFACE磨削方法，其原理是利用带有刀倾角的渐开线内凹形盘形砂轮磨削面齿轮。此方法不需要砂轮在小轮轴线方向进给因而使得加工效率得以很大提高，目前已应用于凤凰II型磨齿机中。但由于存在局部干涉，只能得到近似的齿面形状，另外该方法对机床及设计参数的调整较为复杂。

Litvin基于蜗杆砂轮、圆柱齿轮和面齿轮三者同时啮合的理论，获得了具有鼓形外围的蜗杆砂轮曲面方程，提出了蜗杆砂轮磨削面齿轮的方法。然而当圆柱产形齿轮为斜齿圆柱齿轮时，蜗杆曲面容易受奇异性影响而不能展成加工相应的面齿轮，并且当产形齿轮螺旋角越大时，蜗杆直径越小且受影响越严重。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的砂轮曲面受奇异性影响而不能展成加工斜齿面齿轮的问题，本发明提出一种基于近似蜗杆砂轮的斜齿面齿轮磨削方法。

技术方案

一种基于近似蜗杆砂轮的斜齿面齿轮磨削方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：近似蜗杆砂轮的当量齿轮参数

设斜齿面齿轮及其插齿的参数如下：面齿轮齿数为N₂，斜齿插齿刀齿数为Ns，名义压力角为α_n，法面模数为m_n，螺旋角为β，刀具右旋，面齿轮左旋；用于磨削面齿轮的蜗杆头数为N_w；斜齿插齿刀产形齿轮对应的法向当量齿轮齿数为N_e＝N_s/cos³β；以此当量齿轮来展成蜗杆砂轮齿面方程，根据蜗杆砂轮与当量齿轮虚拟啮合条件建立蜗杆砂轮包络坐标系；

步骤2：蜗杆砂轮包络坐标系的建立