[发明专利]一种基于等切削面积的插齿加工方法

说明书

技术领域

本发明属于齿轮加工技术领域，特别是涉及一种基于等切削面积的插齿加工方法。

背景技术

目前，齿轮是机械制造业中的关键传动零部件，其中又以圆柱齿轮应用最为广泛。插齿是圆柱齿轮加工的主要方式之一。插齿加工时，插齿刀和工件轴线平行，插齿刀与工件以固定的滚比做展成运动，同时插齿刀做往复切削运动，从而在工件上加工出与插齿刀齿形共轭的齿槽。

常规的插齿加工中，插齿刀与工件各自以恒定转速做展成运动，致使齿槽的加工过程中，单位时间内插齿切削面积随齿槽的加工位置变化而不断变化，导致切削力周期性波动。在一个切齿周期中，插齿机只有很短的时段可工作在额定负荷，大部分时段的工作负荷远低于额定值。这种常规的插齿加工方式不能充分利用插齿机负荷能力，加工效率低下。此外，切削力的周期性波动还可能激发插齿机多频段振动，对工件加工质量和插齿机产生不良效果。

发明内容

本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种基于等切削面积的插齿加工方法，该方法不改变插齿机主体结构，只需在插齿机数控系统中添加相应数控代码即可充分利用插齿机的负荷能力，提高圆柱齿轮加工效率，降低生产成本。

本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：

一种基于等切削面积的插齿加工方法，其特征是：对齿轮的插齿加工为等切削力加工。

本发明还可以采用如下技术方案：

所述等切削力加工是通过等切削面积加工实现的。

该基于等切削面积的插齿加工方法，包括以下步骤：

A：设定初始参数，建立插齿刀齿廓数学模型，并计算被加工的两个齿的数学模型；

B：计算常规方法中插齿刀加工轨迹，并提取加工轨迹离散数据点。

C：编制计算机辅助设计软件二次开发程序，对常规加工方法加工过程进行重构，并模拟加工过程中的布尔运算，进而求得所需时刻的切削面积，绘制常规加工方法中切削面积变化规律。

D：对C步骤中的上述切削面积变化规律曲线进行自适应分析。

E：将D步骤中的分析结果转换为刀具转速变化规律。

F：所得刀具转速变化规律即为实现等切削力自适应进给时对应的刀具转速变化规律。

G：结合机床数控系统的响应速度，从刀具转速变化规律曲线中选取若干关键转速点，并根据机床冲程时间确定每个转速持续的时间，使数控程序重复执行所要求的转速，同时需要构建测试系统实时测量主轴切削力，对所选转速点进行适当调整。

本发明具有的优点和积极效果是：

本发明采用了以上技术方案后，利用自适应的方法将等速加工改为等切削力加工，无需改变机床主体结构，只需添加相应数控代码即可使用。采用该方法可在粗加工阶段充分利用机床主驱动力，减缓机床不平稳振动，缩短加工时间，降低加工成本，提高加工效率。

附图说明

图1采用传统方法插齿加工时第n次的切削面积示意图；

图2采用传统方法插齿加工时第n+1次的切削面积示意图；

图3采用本发明的方法插齿加工第n次的切削面积示意图；

图4采用本发明的方法插齿加工第n+1次的切削面积示意图；

图5本发明方法的流程图；

图6齿轮副坐标系示意图；

图7插齿刀齿廓曲线图；

图8插齿加工过程中各轴运动关系示意图；

图9渐开线齿廓齿轮齿槽形成过程示意图；

图10模拟布尔运算求解切削面积过程示意图；

图11常规基于等切削面积的插齿加工方法的切削面积柱状图；

图12常规基于等切削面积的插齿加工方法的切削面积变化规律曲线；

图13叠加后的总切削面积变化规律曲线；

图14经过等切削力自适应分析后的切削面积变化规律；

图15满足等切削力自适应进给的刀具转速变化规律；

具体实施方式

为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：

请参阅图1至图15，一种基于等切削面积的插齿加工方法，等切削力自适应的算法框图如图2所示。图2中A为切削面积，A_m为最大切削面积，X为根据机床负载能力确定的切削面积波动系数。