专利名称：一种标准球面渐开线直齿圆锥齿轮的加工方法
技术领域：
本发明涉及一种传动零件的加工方法，特别是一种标准球面渐开线直齿圆锥齿轮的加工方法。
背景技术：
球面渐开线直齿圆锥齿轮是机械领域用于传递平行轴运动和动力最基础的零件之一，广泛应用于矿山、冶金、建筑和运输等各种机械设备。目前，球面渐开线直齿圆锥齿轮通常在直齿锥齿轮刨齿机上，用两把固装在刀架上的标准刨齿刀按“产形齿轮”原理用专用刀具刨齿刀来加工球面渐开线直齿圆锥齿轮的齿形。加工时，直齿锥齿轮刨齿机的上、下刀架作直线往复的切削运动，整个刀架装在摇台上，并随摇台作一定角度的摆动，与工件的相应角度的正反回转运动一起构成展成运动，摇台每上下往复摆动一次，就完成一个齿的切削运动，这时工件随床鞍退出，转过一定角度进行分齿，然后床鞍又进到工作位置，开始切削第二个齿。刨齿刀的刀刃为斜直线，刨齿刀的齿形角为20°，在切削运动过程中形成一个斜平面，即产形齿轮的齿面，通过展成运动，产形齿轮的斜平面齿面包络出被加工的直齿锥齿轮的齿面曲面。由于加工机械和安装的误差，轮齿的齿顶和齿根附近会产生明显的误差，齿顶厚度不均勻，均小于球面渐开线直齿圆锥齿轮的齿顶厚度，即齿顶变尖。用这种方法加工的直齿锥齿轮精度不高，其实并不是标准意义上的的球面渐开线直齿圆锥齿轮。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是设计一种标准球面渐开线直齿圆锥齿轮的加工方法，它能减小目前按“产形齿轮”原理加工球面渐开线直齿圆锥齿轮所产生的精度不高，实际得到的不是标准球面渐开线齿轮的缺点，而是设计一种精确加工球面渐开线直齿锥齿轮的方法。技术方案一种球面渐开线直齿圆锥齿轮的加工方法，它包括以下几个步骤(I)齿坯加工，利用锻造工艺制作齿轮的齿坯；(II)齿形加工，在直齿圆锥齿轮刨齿机上利用刨齿刀按照“产形齿轮”原理加工出所需的标准球面渐开线直齿圆锥齿轮；(III)齿轮热处理，对经过初步加工的齿轮进行热处理；(IV)齿轮的精加工，对经过热处理的齿轮进行精加工，得到符合要求的齿轮；其特征在于所述步骤(II)中所用的刨齿刀是一种新型的刨齿刀，它的齿形曲面满足参数方程dziO.OOOLRTZJSSx,既刨齿刀的齿形角为19° 53，。有益效果本发明设计的一种标准球面渐开线直齿圆锥齿轮的加工方法制做的直齿圆锥齿轮齿廓精度高，传动平稳，振动较小噪声低，提高直齿锥齿轮的重合度、改善齿面接触和受力状况，避免卡齿现象出现，提高了传动系统的精度。
附图1为现有刨齿刀加工球面渐开线直齿圆锥齿轮截面示意图。附图2为本发明中新型刨齿刀的截面示意图。附图3为本发明第一实施例中标准球面渐开线直齿圆锥齿轮示意图。附图4为本发明第二实施例中标准球面渐开线直齿圆锥齿轮示意图。
具体实施例方式下面结合附图和具体实施例，进一步阐述本发明。本发明的第一种实施例一种标准球面渐开线直齿圆锥齿轮的加工方法，它包括以下几个步骤(I)齿坯加工，利用锻造工艺制作齿轮的齿坯；(II)齿形加工，在直齿圆锥齿轮刨齿机上利用刨齿刀按照“产形齿轮”原理加工出所需球面渐开线直齿圆锥齿轮；如附图1所示，传统的加工直齿锥齿轮的产形齿轮的齿面为斜面，而加工球面渐开线直齿锥齿轮的产形齿轮的理论齿面^为曲面而非平面，其齿面方程为 Pr=R
sin CC0 sin ψ cos a{) cos φ ηψ - sin φ cos ψ
vcos α。sin φ ηψ + cos φ cos ψ j巧-产形齿轮的理论齿面上一点的位置向量；式中R为锥距，Φ = Ψ/cosa0, α。为压力角，标准值α。= 20°，故锥距R和角
度Ψ为两个基本参变量，令％ = C，即％坐标为常数，或
C R =
cos a{) sin φ ηψ + cos φ cos ψ
C"为一常数；
代入上式可求出产形齿轮垂直于节线的截面齿廓曲线为
X尸
C
KzP J
cos α。sin φ ηψ + cos φ cos ψ
Xp, yP, Zp-截面齿廓曲线上一点的坐标。
sin a0 sin ψ cos a0 cos φ ηψ- sin φ cos ψ cos a0 sin φ ηψ + cos φ cos ψ 显然，截面齿廓为曲线，而非直线，加工球面渐开线直齿锥齿轮产形齿轮作为切齿刀具，即产形齿轮刀具，相当于刨齿刀，显然，这两种刀具齿形是不同的，传统标准刨齿刀齿形角C^ = 20°。加工球面渐开线直齿锥齿轮产形齿轮刀具齿形在节线附近基本重合， 但是距离节线越远，这两种刀具齿形的偏差越大，齿顶和齿根处最大，模数越大，齿顶和齿根处的偏差就越大，两种刀具齿形间的偏差越大，加工出来的相应的两种锥齿轮齿面间的偏差就越大，为了使加工出来的锥齿轮齿面更接近球面渐开线齿面曲面，我们需设计一种乒20°的直线齿形。
4
由球面三角形正弦公式，齿顶角03或齿根角ef，θ3= θ ￡可表示为sinea = sin α 0sin ￥a,另外，
权利要求
1. 一种球面渐开线直齿圆锥齿轮的加工方法，它包括以下几个步骤(I)齿坯加工，利用锻造工艺制作齿轮的齿坯；(II)齿形加工，在直齿圆锥齿轮刨齿机上利用刨齿刀按照“产形齿轮“原理加工出所需球面渐开线直齿圆锥齿轮；(III)齿轮热处理，对经过初步加工的齿轮进行热处理；(IV)齿轮的精加工，对经过热处理的齿轮进行精加工，得到符合要求的齿轮；其特征在于所述步骤(II)中所用的刨齿刀是一种新型的刨齿刀，它的齿形曲面满足参数方程少= ±0.0001i 不2.765X,即刨齿刀的齿形角为19° 53，； χ-齿面上一点的横坐标；y_齿面上一点的纵坐标； R-锥距。
全文摘要
一种标准球面渐开线直齿圆锥齿轮的加工方法，它包括以下几个步骤(I)齿坯加工，利用锻造工艺制作齿轮的齿坯；(II)齿形加工，在直齿圆锥齿轮刨齿机上利用刨齿刀按照“产形齿轮”原理加工出所需标准球面渐开线直齿圆锥齿轮；(III)齿轮热处理，对经过初步加工的齿轮进行热处理；(IV)齿轮的精加工，对经过热处理的齿轮进行精加工，得到符合要求的齿轮，按本发明提供的球面渐开线直齿圆锥齿轮的加工方法加工而成的齿轮齿形齿廓精度高，传动平稳，综合性能高。
文档编号B23F21/04GK102371473SQ201110224770
公开日2012年3月14日 申请日期2011年8月5日 优先权日2011年8月5日
发明者林菁 申请人:上海师范大学