一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法与流程

1.本发明属于齿轮加工技术领域，具体涉及一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法。


背景技术：

2.回转支承(也称转盘轴承)作为工程机械和建筑机械的重要基础元件，是一切两部分之间需作相对回转、又需要同时承受轴向力、径向力、倾覆力矩的机械所必需的重要传力元件，目前，90%以上的回转支承为齿轮传动方式。其中，现有回转支承的齿部形状为直齿型，即在加工时，刀具沿着回转支承的轴线方向直线进刀，在齿圈外壁或内壁进行切削从而使齿廓加工成型，这种传统的齿轮加工方式，在沿着分度圆方向、渐开线方向、固定弦齿厚方向等所截取的剖面形状如图9-10所示，除回转支承两端面为平面而导致的端部边缘形状为直线之外，在齿面方向的边缘线也呈直线形状。
3.由于回转支承使用条件恶劣，在工作过程中会发生偏载问题而造成局部过载的现象，继而导致齿牙的两端边缘位置产生应力集中问题，造成齿部异响、齿牙断裂、以及破损问题的发生，影响回转支承的使用寿命。


技术实现要素：

4.本发明为了解决上述技术问题，提供一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法，在齿形加工时，刀具以对数函数曲线的运动方式，沿着齿圈边缘对齿圈进行加工，最终使齿面上的齿线形状呈中间凸、两端凹的形状，从而使回转支承的齿部啮合传动过程中，避免由于过载而导致齿端的应力集中问题，避免造成回转支承的异响、齿部断裂等问题，有效降低了齿部破损的几率，有利于提高回转支承的使用寿命。
5.本发明所采用的技术方案是：一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法，包括刀具以两个镜像对数函数曲线方程的运动轨迹从齿圈边缘一端向另外一端进行切削，在齿廓加工成型后，齿根中部母线的形状呈两个互为对称的对数曲线，使得在齿面上的任意齿线呈中部凸起的形状，其中，所述的对数函数曲线方程为：式中，k为系值；y代表齿根凸出量；x代表齿向坐标，其取值范围为0-h/2；h代表全齿高尺寸。
6.所述刀具以镜像对数函数曲线方程的轨迹进行运动，是指刀具先按对数函数曲线从齿圈端部运动至中间位置，然后再以所述对数函数曲线的镜像方式，从中部运动至齿圈另外一端。
7.所述刀具在以镜像对数函数曲线进行切削时，刀具在靠近齿圈上下两个端部的径
3所示，刀具1先以对数函数曲线从齿圈2上方运动至中间位置，然后再以上述对数函数曲线镜像的方式继续向下运动。
17.其中，所述的对数函数曲线方程为：式中，k为系值，实际取值时，根据齿部载荷、齿轮模数、齿轮尺寸等条件进行取值；y代表齿根凸出量，即在齿根中间部位，沿齿圈2轴线方向的最大凸出值；h代表全齿高尺寸；x代表齿向坐标，其取值范围为0-h/2。
18.所述式中，y的取值范围为0.03-0.015mm。
19.本实施例中，刀具1以对数函数曲线方程的运动轨迹对齿圈2进行切削，其具体运动轨迹如图3所示，加工完成后，在齿廓的齿根位置，形成上下两端凹、中间呈凸起的对数曲线修型轨迹（如图5-6、8所示），其齿根中部母线4的凸起量为y，在切削加工时，将y值控制在0.03-0.015mm。
20.由于刀具1以对数曲线轨迹进刀，从而使得在齿牙的齿面3部位，也能够形成两端凹、中间凸起的结构（如图4-5、7、8所示），即在齿面3上，任意齿线5的形状为中间凸起的形状，例如图5以b-b方向剖分后，图7上下边缘线为中间凸起的形状。这种结构的齿面3形状，可以在回转支承的齿轮传动过程中，起到缓解齿牙两端应力集中的作用，减少齿部产生异响、断裂的问题，继而增加整个回转支承的使用寿命。
21.其中，将y值控制在0.03-0.015mm的范围，能够在不影响齿部综合强度的前提下，最大限度的降低了齿牙端部的应力集中问题，并且根据实际试验，在y值控制在该范围内时，以固定弦齿厚位置为例，齿面3在固定弦齿厚位置的齿线5凸起量a为0.01-0.05mm，那么，单个齿牙的固定弦齿厚整体凸起量为0.02-0.10mm；实际检测时，只需检测单个齿牙的固定弦齿厚的凸度变化量即可得出实际凸度值。如此设置，除了减少齿牙端部应力集中问题之外，还可以解决齿形在加工过程中的加工误差以及安装误差，避免齿部直线性差、加工时齿面3产生倾斜等问题，避免两个相互啮合的齿圈2中心线不平行的问题，有利于提高装配精度。
22.所述刀具1为盘型齿轮铣刀。
23.所述齿圈2边缘为套管内径边缘或外径边缘，该加工方法既适用于齿廓在外圈的外齿加工，也适用于齿廓在内圈的内齿加工。
24.具体在加工过程中，将上述公式的参数输入至数控机床程序内，使刀具1按照对数函数曲线的轨迹运行，对齿圈2进行切削，在一个齿廓加工完成后，将齿圈2旋转一定角度，再进行下一个齿廓的加工。


技术特征：
1.一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法，其特征在于，包括刀具以两个镜像对数函数曲线方程的运动轨迹从齿圈边缘一端向另外一端进行切削，在齿廓加工成型后，齿根中部母线的形状呈两个互为对称的对数曲线，使得在齿面上的任意齿线呈中部凸起的形状，其中，所述的对数函数曲线方程为：式中，k为系值；y代表齿根凸出量；x代表齿向坐标，其取值范围为0-h/2；h代表全齿高尺寸。2.根据权利要求1所述的一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法，其特征在于：刀具以镜像对数函数曲线方程的轨迹进行运动，是指刀具先按对数函数曲线从齿圈端部运动至中间位置，然后再以所述对数函数曲线的镜像方式，从中部运动至齿圈另外一端。3.根据权利要求2所述的一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法，其特征在于：刀具在以镜像对数函数曲线进行切削时，刀具在靠近齿圈上下两个端部的径向进刀量大于齿圈中部位置的径向进刀量，使得在齿廓的齿根位置，形成上下两端凹、中间呈凸起的对数曲线修型轨迹。4.根据权利要求1所述的一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法，其特征在于：式中，y的取值范围为0.03-0.015mm，齿面在固定弦齿厚位置的齿线凸起量为0.01-0.05mm，在单个齿牙的固定弦齿厚整体凸起量为0.02-0.1mm。5.根据权利要求1所述的一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法，其特征在于：刀具为盘型齿轮铣刀。6.根据权利要求1所述的一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法，其特征在于：齿圈边缘为套管内径边缘或外径边缘。

技术总结
本发明公开了一种渐开线圆柱直齿轮齿向修型方法，包括刀具以两个镜像对数函数曲线方程的运动轨迹从齿圈边缘一端向另外一端进行切削，在齿廓加工成型后，齿根中部母线的形状呈两个互为对称的对数曲线，使得在齿面上的任意齿线呈中部凸起的形状；本发明在齿形加工时，刀具以对数函数曲线的运动方式，沿着齿圈边缘对齿圈进行加工，最终使齿面上的齿线形状呈中间凸、两端凹的形状，从而使回转支承的齿部啮合传动过程中，避免由于过载而导致齿端的应力集中问题，避免造成回转支承的异响、齿部断裂等问题，有效降低了齿部破损的几率，有利于提高回转支承的使用寿命。于提高回转支承的使用寿命。于提高回转支承的使用寿命。


技术研发人员：李彬 郝文路
受保护的技术使用者：洛阳新强联回转支承股份有限公司
技术研发日：2022.06.15
技术公布日：2022/9/23