[发明专利]一种齿顶全圆弧滚刀及其设计方法

权利要求书

1.一种齿顶全圆弧滚刀的设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：根据滚刀副切削刃最小侧后角α_cmin计算滚刀可选压力角的下限值α_min；获取滚动圆半径和齿轮基圆半径，根据滚动圆半径和齿轮基圆半径计算滚刀可选压力角的上限值α_max；

步骤2：令步骤1所述的滚刀可选压力角的上限值α_max为所述齿顶全圆弧滚刀的初始设计压力角α₀；

步骤3：根据初始设计压力角α₀分别计算在压力角值为α₀时的滚动圆半径r₁、单圆弧滚刀齿顶圆弧半径r_d1和延伸渐开线偏距e₁；

步骤4：根据齿轮齿数计算齿轮齿根曲线30°切线切点处延伸渐开线切线角α_y，然后计算延伸渐开线切线角α_y对应的展开角

步骤5：根据所述在压力角值为α₀时的滚动圆半径r₁、延伸渐开线偏距e₁、展开角计算齿轮齿根曲线30°切线切点处延伸渐开线的曲率半径ρ₁，然后根据曲率半径ρ₁计算齿轮齿根曲线30°切线切点处延伸渐开线的等距线上曲率半径ρ；

步骤6：对所述初始设计压力角α₀进行修正得到修正后的压力角α₁，α₁＝α₀-0.001，以修正后的压力角α₁重新作为初始设计压力角α₀，重复步骤3至步骤5，直到α₁＝α_min，得到多个单圆弧滚刀齿顶圆弧半径r_d1和多个曲率半径ρ；

从多个曲率半径ρ中选取最大值，以ρ最大值时所对应的压力角为最优滚刀压力角α′_n，从多个单圆弧滚刀齿顶圆弧半径r_d1中选取ρ最大值时所对应的单圆弧滚刀齿顶圆弧半径r_d1为最优滚刀齿顶圆弧半径，完成齿顶全圆弧滚刀设计。

2.根据权利要求1所述的种齿顶全圆弧滚刀的设计方法，其特征在于，所述滚刀可选压力角的下限值α_min由下式计算：

其中，D₀为滚刀外径，单位为mm；N₀为滚刀槽数，单位为个，取值范围为大于等于5个；K_c为滚刀铲背量，单位为mm；α_cmin为滚刀副切削刃最小侧后角，单位为°，取值范围为3°～4°。

3.根据权利要求1所述的种齿顶全圆弧滚刀的设计方法，其特征在于，所述滚刀可选压力角的上限值α_max由下式计算：

其中，r_b为齿轮基圆半径，单位为mm，取值大于0；r为滚刀压力角为a_max时的滚动圆半径，单位为mm，取值范围大于产品基圆直径。

4.根据权利要求1所述的种齿顶全圆弧滚刀的设计方法，其特征在于，所述在压力角值为α₀时的滚动圆半径r₁、单圆弧滚刀齿顶圆弧半径r_d1和延伸渐开线偏距e₁分别由下式计算：

e₁＝h_f1-r_d1

其中，r_b为齿轮基圆半径，单位为mm，取值大于0；e_n1为滚刀节线齿厚，单位为mm；h_f1为滚动圆齿根高，单位为mm，取值大于0；δ为滚刀齿顶凸角增量，单位为mm，取值范围大于等于0。

5.根据权利要求1所述的种齿顶全圆弧滚刀的设计方法，其特征在于，所述轮齿根曲线30°切线切点处延伸渐开线切线角α_y由下式计算：

其中，Z₁为齿轮齿数，单位为个，取值大于3。