一種超大模數(shù)少齒數(shù)圓柱齒輪加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及數(shù)控加工技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及一種超大模數(shù)少齒數(shù)圓柱齒輪加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]通常將模數(shù)介于50mm-150mm之間、齒數(shù)小于14的齒輪稱為超大模數(shù)少齒數(shù)齒輪，該類齒輪常用于煤機(jī)、港機(jī)、海洋機(jī)械等行業(yè)中，具有傳遞能力強(qiáng)、結(jié)構(gòu)緊湊等特點(diǎn)。目前超大模數(shù)、少齒數(shù)齒輪的主要加工方法及特點(diǎn)如下:
[0003]范成法:滾削法因少齒數(shù)齒輪加工產(chǎn)生嚴(yán)重“根切”很少使用，且定制超大模數(shù)滾刀周期長、價格高。刨削法利用刨刀刃口的直線段逼近齒面廓形，但超大模數(shù)少齒數(shù)齒面廓形曲率半徑小，逼近精度差，加工效率低，且難以加工斜齒輪。
[0004]成形法:指形銑刀和盤形銑刀均可用于超大模數(shù)少齒數(shù)齒輪的成形加工，但由于齒槽尺寸極大，難以制作整體式刀具，切削刃口需要分段拼接，刀具制造困難、精度差。另夕卜，成形法加工刀具刃形必須齒輪廓形一一對應(yīng)，缺乏通用性，定制周期長、成本高。
[0005]特種加工方法:電火花線切割采用任意曲線數(shù)控軌跡加工，加工方式靈活，且加工過程無切削力致變形。但線切割加工寬齒輪易產(chǎn)生齒向“腰鼓”形誤差，加工精度低，且齒向切割紋路及齒面放電瞬間高溫(10000度左右)相變導(dǎo)致齒面抗疲勞強(qiáng)度下降，加工質(zhì)量不穩(wěn)定。另外，與切削加工法向比較，電火花線切割生產(chǎn)效率極低。
[0006]本發(fā)明提供一種在通用四軸數(shù)控加工中心上進(jìn)行超大模數(shù)少齒數(shù)齒面銑削的加工方法，先利用盤銑刀高效去除齒間余量，再利用球刀處理齒根過度曲線，然后利用棒刀對齒面廓形進(jìn)行半精加工、精加工展成包絡(luò)，實(shí)現(xiàn)齒面高精度創(chuàng)成。本發(fā)明可適用于各類齒廓形狀的直(斜)圓柱齒輪加工，具有通用性好、加工效率高、精度高等特點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明目的在于克服傳統(tǒng)加工方法中存在的不足，本發(fā)明提供一種銑削精度高、效率高、通用性好的超大模數(shù)少齒數(shù)圓柱齒輪加工方法，齒輪銑削加工過程包括以下幾個步驟:
[0008]—種超大模數(shù)少齒數(shù)圓柱齒輪加工方法，其特征是包括以下步驟:
[0009]第一步，建模:首先按照給定齒輪參數(shù)及齒廓形狀對齒輪工作表面進(jìn)行建模，再利用“直線+圓弧”方式光順過渡齒廓工作嚙合曲線與齒根圓，保證嚙合曲線段起始圓滿足設(shè)計(jì)起始圓要求，并同時保證齒根過渡曲線具有最短直線段；
[0010]第二步，生成粗銑刀路:采用方肩盤銑刀按分層銑削方法從齒頂圓向齒根圓方向分層去除齒間余量；
[0011]第三步，生成挖根刀路:采用小于齒根過渡圓弧曲率半徑的球形銑刀加工齒根圓及齒根過渡曲線，球刀從齒根一側(cè)逐步沿齒根螺旋線進(jìn)行挖根，相鄰刀位距離保證齒根螺旋面殘高差小于精度允差值；
[0012]第四步，生成半精銑刀路:采用棒銑刀進(jìn)行半精加工，將棒銑刀刀軸矢量垂直于工件軸線放置，利用棒銑刀側(cè)刃沿齒形和齒向進(jìn)行雙參數(shù)包絡(luò)半精加工；
[0013]第五步，生成精銑刀路:精銑刀路規(guī)劃所采用的刀具及刀路規(guī)劃方式同半精銑，并通過加密刀位點(diǎn)，細(xì)化包絡(luò)軌跡，獲得滿足設(shè)計(jì)要求的尺寸精度和表面光潔度；
[0014]第六步，后置處理:將上述刀路軌跡結(jié)合各加工階段的工藝參數(shù)，生成加工文件，并由后置處理程序按照不同數(shù)控系統(tǒng)和機(jī)床軸配置形式生成G代碼；
[0015]第七步，加工:將上述G代碼導(dǎo)入四軸加工中心完成齒輪加工。
[0016]所述第二步還包括如下步驟:
[0017]方肩盤銑刀刀軸矢量平行于齒輪端面截形的對稱中線放置，并沿齒頂圓切線方向移動，以切削整個齒槽寬度。在切削齒槽每一層時，刀盤從齒槽一側(cè)開始沿齒向螺旋線對齒間余量進(jìn)行切削，切完一刀后刀盤沿齒頂圓切向移動到相鄰刀位繼續(xù)沿齒向螺旋線進(jìn)行下一刀位切削，直到到達(dá)齒槽的另一側(cè)，完成一層切削。切削一層完畢后，刀盤沿齒輪徑向向齒根圓方向進(jìn)刀，繼續(xù)重復(fù)上述過程，完成整個齒槽的余量切削。
[0018]所述第四步還包括如下步驟:
[0019]首先通過調(diào)整棒銑刀及工件姿態(tài)，使棒銑刀側(cè)刃刀觸點(diǎn)相切于齒頂圓附近的齒廓，并保證理論齒廓法矢與刀軸矢量相互垂直，刀具沿齒面螺旋線進(jìn)行掃掠加工，完成齒向方向的螺旋線包絡(luò);進(jìn)而在每一刀齒向包絡(luò)后，調(diào)整工件及刀具姿態(tài)沿齒形方向相切于下一個刀位點(diǎn)，完成齒廓方向的包絡(luò);重復(fù)上述齒向和齒形的雙參數(shù)包絡(luò)過程，直到完成整個齒面的半精加工。
[0020]本發(fā)明的超大模數(shù)少齒數(shù)圓柱齒輪加工方法相對于現(xiàn)有加工技術(shù)的有益效果在于:
[0021]1.無需專門設(shè)計(jì)齒輪刀具，通過通用的方肩盤銑刀、球刀、棒刀即可完成復(fù)雜齒面的粗精加工；
[0022]2.無需專門的齒輪加工機(jī)床，通過四軸加工中心完成復(fù)雜齒面的展成包絡(luò)加工；
[0023]3.可適用于漸開線、擺線、高次曲線等各類超大模數(shù)少齒數(shù)齒輪的齒面數(shù)控加工，且可方便的實(shí)現(xiàn)齒輪修形、倒角等功能；
[0024]4.結(jié)合高速硬銑技術(shù)，可以用于淬硬齒輪的熱后加工；
[0025]5.通過合理控制刀路殘高差，可以獲得按IS01328標(biāo)準(zhǔn)評定的6級精度齒輪和Ra0.8um的齒面光潔度，高于傳統(tǒng)加工方法。
[0026]6.在超大模數(shù)少齒數(shù)齒輪加工范疇內(nèi)，本發(fā)明加工效率高于傳統(tǒng)的滾齒、插齒等工藝方法，遠(yuǎn)高于線切割工藝方法。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明的齒輪加工CAM軟件界面；
[0028]圖2是本發(fā)明的按齒輪端面模數(shù)建模示意圖；
[0029]圖3是本發(fā)明的齒槽粗銑示意圖；
[0030]圖4是本發(fā)明的齒槽挖根示意圖；
[0031]圖5是本發(fā)明的齒面半精加工示意圖；
[0032]圖6是本發(fā)明的齒面精加工示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0034]如圖1至圖6，實(shí)施例齒輪技術(shù)參數(shù):法面模數(shù)Mn= 100，齒數(shù)Z = 8，螺旋角β = 12°，齒輪壓力角為αη = 20°，齒寬B = 500mm，變位系數(shù)為χ = 0，齒廓形狀為漸開線，齒輪精度等級為IS01328-7級，齒廓工作表面光潔度Ral.6。