一种齿轮加工单齿分度工艺的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种齿轮加工单齿分度工艺，属于机械加工技术领域。该工艺包括如下步骤：加工第1圈时，在齿轮一周n个均布位置上，每处连续加工两个相邻齿槽；后续加工时，在每处已加工齿槽的左侧和右侧相邻位置再分别加工一个齿槽。该工艺通过优化单齿分度过程，严格控制任意相邻齿槽的加工时间间隔，降低工艺系统热变形和刀具磨损对齿距误差的影响，有效降低单个齿距误差fpt，提高加工精度稳定性；该工艺通过优化数控加工程序实现，不需要额外增加设备投资。
【专利说明】
一种齿轮加工单齿分度工艺
技术领域
[0001]本发明涉及一种齿轮加工单齿分度工艺，属于机械加工技术领域。
【背景技术】
[0002]齿轮加工精度主要包括三个方面:齿形精度、齿向精度和齿距精度，其中齿距精度对齿轮传动的噪音和振动有重要影响。对于不同的齿轮加工方法，齿距误差的来源不一样。插齿、滚齿、蜗杆磨齿等工艺，采用展成原理进行连续加工，齿距误差主要由刀具精度和设备精度决定。成形铣齿、成形磨齿、指形刀铣齿、人字齿包络铣等工艺，采用的是单齿加工，单个齿距误差fPt容易受到工艺系统热致变形和刀具磨损等因素的影响，容易出现规律性的单个齿距误差fpt波动。
[0003]单齿加工时，有两种常用单齿分度工艺:连续分度和跨齿分度。连续分度时，首尾齿相邻;跨齿分度时，第I圈加工的齿和最后一圈加工的齿相邻，都容易出现单个齿距误差fPt显著波动。为了降低单齿加工时的单个齿距误差fPt波动，可以对工艺系统进行大流量冷却液强制冷却，并采用高耐磨性的刀具。这种方法既不符合绿色环保加工的发展趋势，又会显著提高加工成本。
【发明内容】
[0004]本发明解决的技术问题是:提出一种降低工艺系统热变形和刀具磨损对齿距误差的影响，有效降低单个齿距误差fpt，提高加工精度稳定性的齿轮加工单齿分度工艺。
[0005]为了解决上述技术问题，本发明提出的技术方案是:一种齿轮加工单齿分度工艺，包括如下步骤:加工第I圈时，在齿轮一周η个均布位置上，η多2，且η为整数，每处连续加工两个相邻齿槽;后续加工时，在每处已加工齿槽的左侧和右侧相邻位置再分别加工一个齿槽。
[0006]优选的，包括如下步骤:
[0007](a)加工圈数为k，且k为整数，加工第I圈，S卩k= I时，在齿圈的η个均布位置上，每处连续加工两个齿槽，一共加工2 X η个齿槽，加工齿槽顺序编号P为:
[0008]P = i i = l，2，."，2Xn
[0009](b)后续加工时，在每处已加工齿槽的左侧和右侧相邻位置再分别加工一个齿槽，加工至第k圈时，各个齿槽顺序编号P为:
[0010]P = 2XnX(k-l)+i i = l，2，."，2Xn
[0011](c)直至所有齿槽加工完；
[0012]上述的齿轮加工单齿分度工艺控制任意两个相邻齿槽之间的加工时间间隔为:I或2 X η个齿槽加工时间。
[0013]优选的，在步骤(a)后还需要依据各个齿槽顺序编号P，确定对应的齿槽相位编号Q，整个齿轮上齿槽相位编号以第一个齿槽为I，然后顺时针依次编号，假设总齿数为m，则齿槽相位编号Q的范围为从I到m;依据齿槽顺序编号P，计算齿槽相位编号Q的计算方法为:
[0014]SI:引入参数p、g、H，计算p = P-l，g = 2Xn;计算
[0015]H=mod(p,2) + (2 Xmod(p ,2)-1) Xfloor(p/g)+floor(mod(p,g)/2) Xfloor(m/g)X 2+floor(p/g) Xm
[0016]S2:如果mod(m，gXl，那么Q = H+1，跳到步骤e;否则进入下一步；
[0017]S3:如果!]!。“!]!^)^；;^。。！^!]!!^^^)/〗)X 2+1，那么Q = H+mod(m，g)，跳到步骤e ；否则进入下一步；
[0018]S4:Q = H+floor(mod(p,g)/2) X2+1，进入下一步；
[0019]S5:Q=mod(Q，m)，计算结束；
[0020]其中，mod为求余函数，floor为向下取整函数。
[0021]优选的，所述m彡35，且m为整数;所述4彡η彡8，且η为整数。
[0022]本发明的有益效果:
[0023]本发明的目的是在在单齿加工时，有效降低工艺系统热致变形、刀具磨损等随着时间逐渐变化的因素对单个齿距误差fPt的影响，提高单个齿距精度。在深入研究齿轮的单个齿距误差fPt的评价方法，以及传统的单齿分度工艺之后，提出一种优化的单齿分度工艺。本发明的单齿分度工艺可以有效控制任意两个相邻齿之间的加工时间间隔，从而减小单个齿距误差fPt的波动。
[0024]本发明的均布分度工艺可以严格控制任意两个相邻齿槽之间的加工时间间隔为:I或者2 Xn个齿槽加工时间。这样可以把工艺系统热变形和刀具磨损对单个齿距误差fpt的影响限制在2Xn个齿槽加工时间以内，有效降低单个齿距误差fpt，提高齿轮精度。
[0025]本发明的齿轮加工单齿分度工艺不调整数控机床的原有结构或者增加辅助设备，只需要进行加工程序的优化，就可以有效降低齿轮加工的单个齿距误差fPt，提高齿距精度。
【附图说明】
[0026]下面结合附图对本发明的作进一步说明。
[0027]图1均布分度原理示意图
[0028]图2均布分度实例示意图
[0029]图3连续分度时的单个齿距测量报告(10级)
[0030]图4跨齿分度时的单个齿距测量报告(11级)
[0031]图5均布分度时的单个齿距测量报告(6级)
【具体实施方式】
[0032]实施例
[0033]实际应用时，要注意均布位置数的选取。齿轮总齿数为m，均布位置数为n，那么每一圈加工齿槽数为2Xn，整个加工转台需要旋转的空行程圈数大概为J=m/(2Xn)，任意两个相邻齿槽之间间隔的加工齿数最多为L = 2Xn。实际加工时，空行程圈数J越小越好，可以节省空行程时间；相邻齿槽间隔的加工齿数L也是越小越好，可以减小工艺系统热变形和刀具磨损对齿距精度的影响，所以均布位置数η的选择要兼顾这两个因素。
[0034]如图2所示，假设齿轮总齿数m为36，均布位置数η取为5，加工的空行程圈数大概为3.6圈(36/(2Χη))，任意两个相邻齿槽之间间隔的加工齿数最多为10。
[0035]依据加工顺序编号P，计算加工相位编号Q，具体步骤如下:
[0036]SI:引入参数p、g、H，计算p = P-l，g = 2Xn;计算
[0037]H=mod(p, 2) + (2 Xmod(p ,2)-1) X floor (p/g)+floor (mod (p, g)/2) X f loor(m/g)X 2+f 10r(p/g) Xm
[0038]S2:如果mod(m，gXl，那么Q = H+1，跳到步骤S5;否则进入下一步；
[0039]S3:如果mod(m，gXfloor(mod(p，g)/2) X2+1，那么Q = H+mod(m，g)，跳到步骤S5;否则进入下一步；.
[0040]S4:Q = H+floor(mod(p,g)/2) X2+1，进入下一步；
[0041]S5:Q=mod(Q，m)，计算结束；
[0042]其中，mod为求余函数，floor为向下取整函数。
[0043]为说明的更直观，以几个具体数值代入上述步骤进行计算，计算结果可以与图2所示进行对比。
[0044]当P= I时，
[0045]S1:p = 0，g = 10;计算
[0046]H = mod(0, 2) + (2 X mod (O ,2)-1) X floor (0/10 )+f 10r (mod(0,10)/2) X floor(36/10) X2+floor(0/10) X36 = 0
[0047]S2:mod(36,10)>1,不满足条件;进入下一步
[0048]S3:mod(36,10)>floor(mod(0,10)/2) X2+1，不满足条件;进入下一步
[0049]S4:Q = 0+f loor(mod(0,10)/2) X 2+1 = I，进入下一步。
[0050]S5:Q=mod(l ,36) = 1，计算结束。
[0051]即，P= I时，算得 Q= I。
[0052]当P = 15 时，
[0053]SI:p= 14，g = 10;计算H=mod( 14，2) + (2 Xmod( 14，2)-1) X f10r(14/10)+floor(mod(14,10)/2) Xfloor(36/10) X2+floor(14/10) X36 = 47
[0054]S2:mod(36,10)>1,不满足条件;进入下一步
[0055]S3:mod(36,10)>floor(mod(14,10)/2) X2+1，不满足条件；进入下一步
[0056]S4:Q = 47+f loor(mod(14,10)/2) X 2+1 = 52，进入下一步。
[0057]S5:Q=mod(52,36) = 16，计算结束。
[0058]即，p= i5 时，算得 Q=16。
[0059]当P = 29 时，
[0060]S1:p = 28，g = 10;计算H=mod(28,2) + (2 Xmod(28,2)-1) X floor(28/10)+floor(mod(28,10)/2) Xfloor(36/10) X2+floor(28/10) X36 = 94
[0061 ] S2:mod(36,10)>1,不满足条件;进入下一步
[0062]S3:mod(36，10)〈 = floor(mod(28，10)/2)X2+l，Q = 94+mod(36，10) = 100j^lJ#
骤S5;
[0063]S5:Q=mod(100,36) =28，计算结束。
[0064]即，P= 29 时，算得 Q = 28。
[0065]以成形铣齿测量报告(海克斯康测量仪)作为样例，对比说明本发明的实际效果。图3所示为连续分度时的测量报告，在首尾齿部分出现单个齿距误差波动，精度等级为10级(IS01328-1:1997)。图4所示为跨齿分度时的测量报告，在第I圈和最后一圈相邻的部分出现单个齿距误差波动，精度等级为11级。图5所示为采用本实施例的测量报告，没有出现明显异常波动，精度等级提尚至6级。
[0066]本发明的不局限于上述实施例所述的具体技术方案，凡采用等同替换形成的技术方案均为本发明要求的保护范围。
【主权项】
1.一种齿轮加工单齿分度工艺，其特征在于:包括如下步骤:加工第I圈时，在齿轮一周η个均布位置上，η多2，且η为整数，每处连续加工两个相邻齿槽;后续加工时，在每处已加工齿槽的左侧和右侧相邻位置再分别加工一个齿槽。2.根据权利要求1所述的齿轮加工单齿分度工艺，其特征在于:包括如下步骤: (a)加工圈数为k，且k为整数，加工第I圈，S卩k=l时，在齿圈的η个均布位置上，每处连续加工两个齿槽，一共加工2 X η个齿槽，加工齿槽顺序编号P为: P= i i = l，2，.._，2Xn (b)后续加工时，在每处已加工齿槽的左侧和右侧相邻位置再分别加工一个齿槽，加工至第k圈时，各个齿槽顺序编号P为:P = 2 XnX (k-1 )+i ? = 1,2,...,2Χη (c)直至所有齿槽加工完； 上述的齿轮加工单齿分度工艺控制任意两个相邻齿槽之间的加工时间间隔为:I或2 Xη个齿槽加工时间。3.根据权利要求2所述的齿轮加工单齿分度工艺，其特征在于:包括如下步骤:在步骤(a)后还需要依据各个齿槽顺序编号P，确定对应的齿槽相位编号Q，整个齿轮上齿槽相位编号以第一个齿槽为1，然后顺时针依次编号，假设总齿数为m，则齿槽相位编号Q的范围为从I到m;依据齿槽顺序编号P，计算齿槽相位编号Q的计算方法为: SI:引入参数p、g、H，计算p = P-l，g = 2Xn;计算H=mod(p, 2) + (2 Xmod(p ,2)-1) X floor(p/g)+f10r(mod(p ,g)/2) X floor(m/g) X 2+floor(p/g) Xm S2:如果mod(m, g)彡I，那么Q = H+1，跳到步骤S5 ；否则进入下一步； S3:如果mod(m，gXfloor(mod(p，g)/2) X 2+1，那么Q = H+mod(m，g)，跳到步骤S5;否则进入下一步；.S4:Q = H+f10r(mod(p,g)/2) X2+1，进入下一步； S5:Q=mod(Q，m)，计算结束； 其中，mod为求余函数，floor为向下取整函数。4.根据权利要求3所述的齿轮加工单齿分度工艺，其特征在于:所述m多35，且m为整数；所述4<n<8，且η为整数。
【文档编号】B23F5/20GK106041223SQ201610405965
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年6月8日
【发明人】张虎, 张金, 于春建, 方成刚, 洪荣晶, 黄筱调
【申请人】南京工大数控科技有限公司