[发明专利]一种面齿轮铣刀设计方法

摘要

本发明涉及一种面齿轮铣刀设计方法，以解决现有面齿轮加工过程采用插齿刀加工，面齿轮加工精度低的问题。面齿轮铣刀结构确定方法，基于面齿轮展成加工原理和点接触面齿轮传动原理，确定面齿轮铲形轮齿数。根据面齿轮铲形轮齿数、模数、压力角及面齿轮加工精度等级确定面齿轮铣刀结构，设计了面齿轮铣刀工程图纸。本发明建立了一套完整的面齿轮铣刀设计方法，所设计的铣刀能够提高面齿轮加工精度，并且铣刀可以重复修磨，提高了刀具耐用度，该技术也为修形面齿轮的加工奠定了基础。

主权项

一种面齿轮铣刀设计方法，其特征在于步骤如下：步骤(1)、确定面齿轮及与面齿轮相啮合的铲形轮的基本设计参数；所述步骤(1)中面齿轮基本设计参数是指面齿轮齿数、模数、压力角，铲形轮基本设计参数是指铲形轮齿数、模数、压力角；步骤(2)、根据点接触面齿轮传动原理，确定面齿轮铣刀齿数；所述步骤(2)中点接触面齿轮传动原理是指：理论上面齿轮和铲形轮是线接触的，由于安装和制造误差的影响，面齿轮接触区会发生偏移，产生边缘接触影响面齿轮的使用性能，为了避免这种情况，面齿轮铣刀的齿数需要比铲形轮齿数多1～3个齿，以使齿面接触区局部化，形成点接触面齿轮传动；步骤(3)、分析面齿轮铣齿加工原理，建立面齿轮铣齿加工坐标系；所述步骤(3)中面齿轮铣齿加工原理是指：面齿轮、铲形轮和铣刀三者之间是相互啮合的，铲形轮与铣刀之间是内啮合的，即面齿轮铣刀的端面齿形与铲形轮的端面齿形相同，由于铲形轮与面齿轮的展成运动能够形成面齿轮齿面，因此，将铣刀与面齿轮按照传动比关系作旋转运动，同时铣刀作轴向进给运动、径向进给运动和附加平动就可以展成加工出相同的面齿轮齿面，面齿轮铣齿加工坐标系是指基于面齿轮铣齿加工原理建立的面齿轮铣齿加工坐标系；具体的，根据面齿轮铣齿加工原理和空间曲面啮合原理，建立面齿轮铣齿加工坐标系的过程如下：面齿轮、铲形轮、铣刀三者之间是相互啮合的，其中，铣刀端截面的形状与铲形轮轴截面的形状相同，由于铲形轮与面齿轮的对滚运动可以生成面齿轮齿面，同理，铣刀与面齿轮作旋转运动，并且铣刀再作径向和轴向进给运动就能够加工出相同的面齿轮齿面，为此建立铲形轮与面齿轮铣刀的加工坐标系，面齿轮铣齿加工可以采用以下3个坐标系：与铲形轮固联的坐标系Ss(xs，ys，zs)，与面齿轮铣刀固联的坐标系Sm(xm，ym，zm)，辅助坐标系Sa(xa，ya，za)，坐标系原点Om、Oa重合；xm和xa同轴，为铣刀的转动轴线，zs为铣刀的转动轴线；ys和ya在同一条直线上；步骤(4)、根据面齿轮铲形轮基本设计参数和铲形轮齿面方程，建立面齿轮铣刀切削区型面方程；铲形轮齿面方程为：其中：rbs为铲形轮齿面渐开线基圆半径，rps为铲形轮齿面渐开线分度圆半径，us为铲形轮齿面上一点的轴向参数，θos为铲形轮齿面渐开线上一点的角度参数，θs为铲形轮齿面渐开线参数；Z1为铲形轮齿数，α1为铲形轮压力角；步骤(5)、根据面齿轮铣刀切削区型面方程，将面齿轮铣刀切削区型面方程离散化，确定面齿轮铣刀切削区型面点坐标；所述步骤(5)中面齿轮铣刀切削区型面方程离散化是指：铣刀切削区型面参数在取值范围内离散，对应的求取面齿轮铣刀型面的离散点坐标；步骤(6)、通过将面齿轮切削区型面离散点坐标进行拟合，建立面齿轮铣刀切削区模型；所述步骤(6)中面齿轮铣刀切削区模型是指通过将切削区型面离散点通过曲线拟合形成样条曲线，然后生成切削面进一步生成铣刀刀体完成的；步骤(7)、根据面齿轮基本设计参数和齿面加工精度，确定面齿轮铣刀结构参数和制造公差，设计了面齿轮铣刀工程图纸。