本发明涉及一种三角花键滚齿刀具的设计方法,属汽车动力转向器总成转向臂轴三角花键加工技术领域。
背景技术:
现有的汽车动力转向器总成中转向臂轴三角花键(见图1),是采用滚齿圆弧刀具(见图二)齿形来加工的。由于滚铣削是用展成法加工,三角花键齿形两侧齿面又是直面,如果理论上用展成模拟法,得出的刀具齿形应是渐开线曲线。但目前传统滚齿刀具齿形是用圆弧线近似渐开线曲线,这种刀具加工出的工件齿形就近似于直面,针对三角花键角度精度要求不高(角度精度在±2°)的工件齿形,是可以满足要求的;但它无法满足角度在±0.2°工件齿形的高精度公差要求。
技术实现要素:
本发明的目的在于:提供一种三角花键滚齿刀具的设计方法,通过该方法生产的三角花键滚齿刀具可代替传统圆弧齿形刀具,有效提高三角花键角度精度,从而满足工件齿形的高精度公差要求。
本发明是通过如下技术方案来实现的:
一种三角花键滚齿刀具的设计方法,其特征在于,它包括以下步骤:
1)、首先通过齿条与齿轮啮合线方法,求出共轭刀具齿形;
2)、建立XOY坐标系;以工件齿形面顶点为啮合点(即O点),建立XOY坐标系;
3)、画齿形圆,工件齿形为直线三角形,由工件中心O1画切于齿形线的圆,该圆为齿形圆,其半径r=R*sinγ;
4)、画啮合点圆;。以工件轴心O1为圆心,半径为R画啮合点圆(即齿顶圆),也就是过啮合点O(即坐标原点);
5)、啮合点圆分度;在啮合点圆上,自啮合点O(即坐标原点)起,截取若干相等的圆弧线段,进行分度,而得点1、2、3、4------;
6)、画齿形圆切线。通过若干啮合点圆分度点1、2、3、4------分别画齿形圆的切线。这样就得出工件齿形的连续旋转位置;
7)、做垂直线(即法线)。由于共轭齿形在接触点处的公法线必须经过节点O(即坐标原点)。所以过O点可以向不同位置的工件齿形圆切线做垂直线(即做法线),与相应的工件齿形圆切线相交于1′、2′、3′、4′------;
8)、在X轴上分度。在X轴上截取等分点a、b、c、d------,使Oa=O1;ab = 12;bc= 23;cd= 34--------;
9)、复制垂直线。分别将线段O1′、O2′、O3′、O4′------复制与OX轴上点a、b、c、d--------相交,得出线段aa′、bb′、cc′、dd′--------;
10)、得出共轭刀具渐开曲线。连接点a′b′c′d′-----得出与工件共轭刀具渐开曲线;
11)、求出刀具法向齿形。根据工件的分度圆直径、齿距、齿顶高、齿根高而设计出刀具齿形;
12)、模拟验证:将以上齿形再进行电脑模拟加工来验证刀具齿形的正确性;
13)、刀具加工:通过OX坐标轴,可以计算出刀具齿形a′b′c′d′-----各个坐标点的坐标值;通过坐标值可以绘制出齿形。将刀具齿形的所有点的坐标值输入数控加工机床程序内,即可加工出满足工件齿形的高精度公差要求的三角花键滚齿刀具。
本发明与现有技术相比的有益效果在于:
本发明利用齿条和齿轮啮合法,求出刀具法向共轭齿形,从而代替传统圆弧齿形。对于大型、高精度的三角花键齿形,可以大大改善工件齿形的加工精度。
附图说明
图1为转向臂轴三角花键的示意图;
图2为滚齿圆弧刀具的齿形示意图;
图3为本发明三角花键的滚齿刀具齿形示意图;
图4为图3的A处放大示意图;
图5建立XOY坐标系图;
图6为齿形圆图;
图7为啮合点圆图;
图8为啮合点圆分度图;
图9为齿形圆切线图;
图10为垂直线图;
图11为X轴上分度图;
图12为复制垂直线图;
图13为刀具渐开曲线图;
图14为刀具法向齿形图;
图15为刀具齿形的加工工件模拟图。
具体实施方式
首先通过齿条与齿轮啮合线方法,求出共轭刀具齿形(参见附图3、4);建立XOY坐标系;以工件齿形面顶点为啮合点(即O点),建立XOY坐标系(参见附图5);画齿形圆,工件齿形为直线三角形,由工件中心O1画切于齿形线的圆,该圆为齿形圆,其半径r=R*sinγ(参见附图6)。以工件轴心O1为圆心,半径为R画啮合点圆,即齿顶圆,也就是过啮合点O(即坐标原点)(参见附图7)。
啮合点圆分度;在啮合点圆上,自啮合点O(即坐标原点)起,截取若干相等的圆弧线段,进行分度,而得点1、2、3、4------(参见附图8)。
画齿形圆切线;通过若干啮合点圆分度点1、2、3、4------分别画齿形圆的切线,由此得出工件齿形的连续旋转位置(参见附图9)。
由于共轭齿形在接触点处的公法线必须经过节点O(即坐标原点),所以过O点可以向不同位置的工件齿形圆切线做垂直线(即做法线),与相应的工件齿形圆切线相交于1′、2′、3′、4′------(参见附图10)。在X轴上截取等分点a、b、c、d------,使Oa=O1;ab = 12;bc= 23;cd= 34--------(参见附图11)。
分别将线段O1′、O2′、O3′、O4′------复制与OX轴上点a、b、c、d--------相交,得出线段aa′、bb′、cc′、dd′--------(参见附图12)。连接点a′b′c′d′-----得出与工件共轭刀具渐开曲线(参见附图13)。
根据工件的分度圆直径、齿距、齿顶高、齿根高而设计出刀具齿形(参见附图14)。将以上齿形再进行电脑模拟加工来验证刀具齿形的正确性(参见附图15)
通过OX坐标轴,可以计算出刀具齿形a′b′c′d′-----各个坐标点的坐标值;通过坐标值可以绘制出齿形;将刀具齿形的所有点的坐标值输入数控加工机床程序内,即可加工出满足工件齿形的高精度公差要求的三角花键滚齿刀具。