一种高精度人字齿轮的切齿方法、系统和介质与流程

本发明涉及齿轮和花键加工领域，尤其涉及一种高精度人字齿轮的切齿方法、系统和介质。

背景技术：

1、人字齿轮由两个相隔一定空刀槽距，齿数、模数、压力角、齿厚相同，螺旋角大小相等方向相反的斜齿轮构成。目前人字齿轮的切齿常采用插削方法。现有插削技术通常在数控插齿机上加工，先靠人工在齿轮齿坯外圆沿轴向画线，然后以此画线作为对刀基准和切齿起点位置(仅限于外人字齿轮)，再通过多次试刀、测量、调整机床、补偿加工等措施(每个人字齿轮插削基本都需这个步骤)，最终达到人字齿轮切齿质量要求。此种加工方法存在以下缺陷： 1、人字齿轮的两斜齿插削需要在两道工序分开进行加工，零件和刀具需要多次装夹；一般需要采用不同的夹具并带角向定位装置和对刀装置，夹具结构复杂；2、沿齿轮齿坯外圆轴向画线需要专门技能，加工成品质量取决于技术人员的画线水平，无法实现大批量生产。因此现有的插削技术切齿效率特别低、工序多、工艺复杂、加工调整难度大，不适宜大批量生产，也不涉及内人字齿轮的切齿，人字齿轮加工精度特别是斜齿螺旋线交点对称度精度不高(误差在±0.3mm以上)，难以满足高精度航空人字齿轮制造精度要求。

技术实现思路

1、本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种加工成本低且加工精度高的高精度人字齿轮的切齿方法、系统和介质。

2、为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

3、一种高精度人字齿轮的切齿方法，包括以下步骤：

4、s1、将第一插齿刀和第二插齿刀分别安装在同一插齿刀杆的靠刀柄一端和靠固定螺纹端，所述第一插齿刀和第二插齿刀之间的轴向距离为s1，插齿冲程长度为l，满足s1≥l；

5、s2、采用第二插齿刀插削人字齿轮的上斜齿轮，采用第一插齿刀插削人字齿轮的下斜齿轮。

6、作为上述技术方案的进一步改进：

7、所述第一插齿刀的齿顶圆直径为d1，所述第二插齿刀的齿顶圆直径为d2，人字齿轮的齿高为h1，满足d1-d2＝(2.8～4)×h1。

8、所述第一插齿刀为斜齿盘形碗形插齿刀；所述第二插齿刀为斜齿盘形碗形插齿刀。

9、所述采用第二插齿刀插削人字齿轮的上斜齿轮具体包括以下步骤：

10、a101、确定第二插齿刀的插齿参数，所述插齿参数包括第二插齿刀的进刀位置j1点，退刀位置q1点，冲程长度l，刀具初始切削齿位置角δ1，上斜齿轮初始被切齿位置角α；

11、a102、调用插齿机的插齿程序使用第二插齿刀对上斜齿轮进行插齿。

12、所述进刀位置j1点为第二插齿刀刀尖距离上斜齿轮上端面5～8mm、离齿顶圆间距为 0.1～0.4mm之间的任意点，所述第二插齿刀在进刀位置j1点处刀尖与上斜齿轮上端面的间距为进刀行程l1，所述第二插齿刀刀尖与上斜齿轮下端面的间距为出刀行程l2，所述冲程长度l＝l1+b+l2，b为上斜齿轮的齿宽，l1为5～8mm，l2为5～8mm。

13、所述采用第一插齿刀插削人字齿轮的下斜齿轮具体包括以下步骤：

14、a101、确定第一插齿刀的插齿参数，所述插齿参数包括第一插齿刀的进刀位置j1点，退刀位置q1点，刀具初始切削齿位置角δ2，下斜齿轮初始被切齿位置角γ；

15、a102、调用插齿机的插齿程序使用第一插齿刀对下斜齿轮进行插齿。

16、所述进刀位置j1点为第一插齿刀刀尖距离下斜齿轮上端面距离5～8mm的任意点，所述第一插齿刀在进刀位置j1点处刀尖距离下斜齿轮上端面的距离为进刀行程，第一插齿刀刀尖距离下斜齿轮下端面距离为出刀行程，所述第一插齿刀插削人字齿轮的下斜齿轮的冲程长度与第二插齿刀插削人字齿轮的上斜齿轮之冲程长度相同。

17、所述下斜齿轮的初始被切齿位置角γ＝α±θ，θ为上斜齿轮、下斜齿轮初始被切齿之角度差，θ＝360×l×sinβ/(π×z×mn)，z为斜齿轮的齿数，mn为斜齿轮法向模数，β为斜齿轮的螺旋角。

18、作为一个总的发明构思，本发明还提供一种高精度人字齿轮的切齿系统，包括：

19、第一安装模块，用于将第一插齿刀和第二插齿刀分别安装在同一插齿刀杆的靠刀柄一端和靠固定螺纹端，所述第一插齿刀和第二插齿刀之间的轴向距离为s1，插齿冲程长度为l，满足s1≥l；

20、第二切齿模块，用于采用第二插齿刀插削人字齿轮的上斜齿轮，采用第一插齿刀插削人字齿轮的下斜齿轮。

21、作为一个总的发明构思，本发明还提供一种计算机可读介质，该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行前述高精度人字齿轮的切齿方法的计算机程序。

22、与现有技术相比，本发明的优点在于：

23、本发明的切齿方法、系统和介质，实现了人字齿轮零件一次装夹完成其两斜齿轮的插齿加工；避免了以往人字齿轮切齿需多次装夹、零件和刀具的多次对刀，减少了辅助工作，极大提高了切齿效率，达到了人字齿轮的高效插齿目的，降低了加工成本。人字齿轮的一次装夹完成插齿，降低了夹具制造难度，减少了夹具数量，简化了工艺，无需齿坯增加角向定位基准(画线)，从而极大降低了综合制造成本。

24、本发明的切齿方法实现了人字齿轮的高精度高效切齿加工，一次装夹加工避免了一些误差、首件加工好后，后续件可稳定高效并保证插齿质量及其一致性，特别是其螺旋线交点对称度误差可控制在±0.1mm，从而有效保证了人字齿轮后续磨齿精加工时齿面磨量的均匀性。

技术特征：

1.一种高精度人字齿轮的切齿方法，其特征在于：包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的切齿方法，其特征在于：所述第一插齿刀(2)的齿顶圆直径为d1，所述第二插齿刀(3)的齿顶圆直径为d2，人字齿轮(4)的齿高为h1，满足d1-d2＝(2.8～4)×h1。

3.根据权利要求2所述的切齿方法，其特征在于：所述第一插齿刀(2)为斜齿盘形碗形插齿刀；所述第二插齿刀(3)为斜齿盘形碗形插齿刀。

4.根据权利要求1所述的切齿方法，其特征在于：所述采用第二插齿刀(3)插削人字齿轮(4)的上斜齿轮(41)具体包括以下步骤：

5.根据权利要求4所述的切齿方法，其特征在于：所述进刀位置j1点为第二插齿刀(3)刀尖距离上斜齿轮(41)上端面5～8mm、离齿顶圆间距为0.1～0.4mm之间的任意点，所述第二插齿刀(3)在进刀位置j1点处刀尖与上斜齿轮(41)上端面的间距为进刀行程l1，所述第二插齿刀(3)刀尖与上斜齿轮(41)下端面的间距为出刀行程l2，所述冲程长度l＝l1+b+l2，b为上斜齿轮(41)的齿宽，l1为5～8mm，l2为5～8mm。

6.根据权利要求4所述的切齿方法，其特征在于：所述采用第一插齿刀(2)插削人字齿轮(4)的下斜齿轮(42)具体包括以下步骤：

7.根据权利要求6所述的切齿方法，其特征在于：所述进刀位置j1点为第一插齿刀(2)刀尖距离下斜齿轮(42)上端面距离5～8mm的任意点，所述第一插齿刀(2)在进刀位置j1点处刀尖距离下斜齿轮(42)上端面的距离为进刀行程，第一插齿刀(2)刀尖距离下斜齿轮(42)下端面距离为出刀行程，所述第一插齿刀(2)插削人字齿轮(4)的下斜齿轮(42)的冲程长度与第二插齿刀(3)插削人字齿轮(4)的上斜齿轮(41)之冲程长度相同。

8.根据权利要求7所述的切齿方法，其特征在于：所述下斜齿轮(42)的初始被切齿位置角γ＝α±θ，θ为上斜齿轮(41)、下斜齿轮(42)初始被切齿之角度差，θ＝360×l×sinβ/(π×z×mn)，z为斜齿轮的齿数，mn为斜齿轮法向模数，β为斜齿轮的螺旋角。

9.一种高精度人字齿轮的切齿系统，其特征在于：包括

10.一种计算机可读介质，其特征在于：该计算机可读存储介质中存储有被编程或配置以执行权利要求1～8中任意一项所述高精度人字齿轮的切齿方法的计算机程序。

技术总结
本发明公开了一种高精度人字齿轮的切齿方法，包括以下步骤：S1、将第一插齿刀和第二插齿刀分别安装在同一插齿刀杆的靠刀柄一端和靠固定螺纹端，所述第一插齿刀和第二插齿刀之间的轴向距离为s1，插齿冲程长度为L，满足s1≥L；S2、采用第二插齿刀插削人字齿轮的上斜齿轮，采用第一插齿刀插削人字齿轮的下斜齿轮。本发明实现了人字齿轮零件一次装夹完成其两斜齿轮的插齿加工，避免了以往人字齿轮切齿需多次装夹、零件和刀具的多次对刀，减少了辅助工作，极大提高了切齿效率，达到了人字齿轮的高效插齿目的。

技术研发人员：陈湘辉,陈悦,周泽宏,廖祥贵,张志勇
受保护的技术使用者：中国航发中传机械有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14