專利名稱:齒輪滾刀變k值鏟磨新工藝的制作方法
本發(fā)明屬于鏟磨齒輪滾刀齒形的新工藝。
現(xiàn)行的齒輪滾刀鏟磨工藝，由于考慮到生產(chǎn)率，較普遍使用盤形砂輪進(jìn)行滾刀齒形的鏟磨，但鏟磨后滾刀齒側(cè)面畸變很大，在滾刀使用重磨去2～3mm就會喪失原有精度，因此不能達(dá)到國家齒輪滾刀新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度要求。同時(shí)齒輪滾刀是價(jià)格比較昂貴的刀具，這也造成很大的浪費(fèi)。
近年來，國內(nèi)部分工具廠使用碗形砂輪進(jìn)行滾刀的鏟磨，并結(jié)合優(yōu)選鏟磨時(shí)的砂輪安裝參數(shù)，在滾刀齒側(cè)面二分之一齒長內(nèi)的畸變量可控制到5～6μ，這樣可達(dá)到國家新標(biāo)準(zhǔn)A級滾刀的要求，但操作不太方便，不易掌握。且新標(biāo)準(zhǔn)要求的AA級滾刀仍無法達(dá)到。
目前國外精密齒輪滾刀使用指形砂輪鏟磨，能做到二分之一齒長上精度合乎要求。但使用指形砂輪的工藝有兩條缺點(diǎn)(1)指形砂輪直徑小鏟磨效率低，鏟磨一把滾刀要花到一個(gè)班的時(shí)間，而我國用盤形砂輪的工藝一個(gè)班能磨8～10把，(2)指形砂輪消耗大，磨削的光潔度不易保證，且要求配置專門的高速磨頭。因此，指形砂輪的鏟磨方法并不理想但國外對使用盤形砂輪鏟磨的精度問題同樣無法解決。
經(jīng)研究“齒輪滾刀鏟磨原理”發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有國內(nèi)外在鏟磨齒輪滾刀上的各種方法，不論是使用盤形、碗形抑或指形砂輪，都具有相同的鏟磨動(dòng)作模式，即都是在鏟床上裝上傳統(tǒng)型式的阿基米德凸輪，進(jìn)行等K值的鏟磨，而理論上可以論證這種等K值的徑向鏟磨會引起齒側(cè)面畸變是一種規(guī)律，只不過使用不同類型的砂輪得到的畸變量大小不同而已。鑒于K值的大小直接影響畸變量大小，因此提出了用變K值凸輪替換機(jī)床上傳統(tǒng)采用阿基米德凸輪(等K值)進(jìn)行鏟磨的原理，解決既能使用盤形砂輪保證生產(chǎn)效率同時(shí)又能基本消除鏟磨后畸變量達(dá)到國家新標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的精度要求目的?，F(xiàn)經(jīng)過研究、試驗(yàn)，新工藝已獲成功。在不甚嚴(yán)格的操作使用條件下，齒側(cè)面畸變量可較易地控制在2～3μ以下，嚴(yán)格操作使用可達(dá)1μ。
本發(fā)明所依據(jù)的理論公式(1)變K值采用下列公式，利用鏟磨過程中K值線性減小獲得抵消畸變量的效果K＝Ko(1-θsind)式中Ko為名義K值，θ為滾刀由鏟磨初始位置開始的轉(zhuǎn)角，sind為K值的減小系數(shù)。
(2)變K值凸輪曲線設(shè)計(jì)公式設(shè)凸輪基圓半徑ro，升程曲線占270°，回程曲線占90°，滾刀槽數(shù)為ZK，則凸輪升程曲線上任一點(diǎn)B離起始點(diǎn)轉(zhuǎn)角α?xí)r，其曲率半徑公式如下ΔρAB＝ (KOα)/360 〔1-(2ZK·θ2-540°+α) (π·sind)/(360°·ZK) 〕ρAB＝ro+ΔρAB式中的θ2和sind可由實(shí)驗(yàn)或優(yōu)化計(jì)算求得。θ2為鏟磨最后砂輪退出時(shí)的滾刀轉(zhuǎn)角。
附鏟磨我國標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀變K值凸輪設(shè)計(jì)使用的sind，θ2參考值
滾刀模數(shù) m1～1.75 m2～3.25 m3.5～5 m5.5 m6～7 m8～9 m10sind sin16° sin21° sin23° sin25° sin27° sin29° sin30°θ214°19′ 16°35′46″ 18°7′22″ 20°10′5″ 22°8′18″ 22°57′51″ 24°39′56″(3)θ2和sind優(yōu)化計(jì)算的過程與原理①用包絡(luò)原理計(jì)算鏟磨砂輪廓形｛t，R｝
已知滾刀新刀刃為半徑r的函數(shù)，鏟磨中滾刀轉(zhuǎn)角函數(shù)為θ，則砂輪廓形是刀刃每個(gè)瞬時(shí)產(chǎn)生曲線的包絡(luò)，可寫成r、θ兩個(gè)參數(shù)的曲線族包絡(luò)，方程如下R＝R(r，θ)t＝t(r，θ)
②用運(yùn)動(dòng)法原理可由上式寫出滾刀鏟磨后齒側(cè)面方程，并可求出齒側(cè)面畸變量。
③把二分之一齒長畸變量最小定為目標(biāo)函數(shù)，用優(yōu)化原理即可在計(jì)算機(jī)上求出減小系數(shù)sind。相應(yīng)算得θ2。
(4)設(shè)計(jì)凸輪采用的工藝參數(shù)盤形砂輪半徑為φ100～110(模數(shù)小的還可略小)。砂輪鏟磨時(shí)的垂直搬角，對滾刀右側(cè)按理論齒側(cè)面升角，對滾刀左側(cè)用基本蝸桿升角。
實(shí)際操作時(shí)的工藝參數(shù)應(yīng)與設(shè)計(jì)選用的一致。但砂輪直徑在10mm以內(nèi)變化，實(shí)驗(yàn)證明對精度影響不顯著。
本發(fā)明所能達(dá)到的技術(shù)指標(biāo)(1)精度指標(biāo) 齒側(cè)面畸變量已控制在2～3μ以下，可以穩(wěn)定生產(chǎn)國家新標(biāo)準(zhǔn)要求的A級和AA級滾刀。嚴(yán)格按使用條件設(shè)計(jì)和操作，畸變量可達(dá)1μ。
(2)生產(chǎn)效率指標(biāo) 與國外指形砂輪鏟磨工藝相比，生產(chǎn)效率提高8～10倍。與國內(nèi)碗形砂輪鏟磨工藝相比，效率提高一倍，同時(shí)碗形砂輪鏟磨工藝僅能達(dá)到A級精度滾刀要求。
(3)年節(jié)省價(jià)值 由于采用本發(fā)明能達(dá)到國家新標(biāo)準(zhǔn)精度要求，每把滾刀保持同樣精度的使用壽命提高一倍以上，以廣東韶關(guān)工具廠每年生產(chǎn)的滾刀數(shù)量計(jì)，相當(dāng)每年能為用戶節(jié)約滾刀費(fèi)用160萬元。
(4)操作方便，工人容易掌握。
權(quán)利要求
1.一種齒輪滾刀齒形鏟磨工藝方法，其特征在于鏟磨時(shí)鏟磨機(jī)床上使用變K值凸輪，是一種新的變K值原理鏟磨方法。
2.如權(quán)利要求
項(xiàng)1所述使用變K值凸輪，其變K值采用公式為K＝Ko(1-θ·sind)
3.如權(quán)利要求
1或2所述變K值凸輪，其變K值凸輪曲線設(shè)計(jì)公式為ΔρAB＝ (KOα)/360 〔1-(2ZK·θ2-540°+α)- (π·sind)/(360°·ZK) 〕，ρAB＝ro+ΔρAB
4.如權(quán)利要求
3所述的變K值凸輪曲線設(shè)計(jì)公式，其中θ2和sind由優(yōu)化方法計(jì)算確定。計(jì)算的過程是先用包絡(luò)原理計(jì)算鏟磨砂輪廓形再用運(yùn)動(dòng)法原理將其寫成滾刀鏟磨后齒側(cè)面方程，并求出齒側(cè)面畸變量最后以二分之一齒長內(nèi)畸變量最小定為目標(biāo)函數(shù)，用優(yōu)化方法在計(jì)算機(jī)上求出sind，并相應(yīng)算得θ2。
5.如權(quán)利要求
4所述的變K值凸輪曲線設(shè)計(jì)公式中θ2和sind由優(yōu)化方法計(jì)算的過程，其中包絡(luò)原理計(jì)算鏟磨砂輪廓形的方程是R＝R(r，θ)t＝t(r，θ)
6.如權(quán)利要求
3所述的變K值凸輪曲線設(shè)計(jì)公式，在鏟磨我國標(biāo)準(zhǔn)齒輪滾刀變K值凸輪設(shè)計(jì)時(shí)使用的sind，θ2的參考值為下表
專利摘要
本發(fā)明是齒輪滾刀齒形鏟磨的一種新工藝方法。其特點(diǎn)是鏟磨機(jī)床上用變K值凸輪替換掉傳統(tǒng)的阿基米德凸輪，按新的變K值原理鏟磨。用這種新原理鏟磨操作，鏟磨后滾刀齒側(cè)面畸變只有2～3μ，嚴(yán)格操作還可降至1μ。鏟磨后穩(wěn)定達(dá)到國家齒輪滾刀新標(biāo)準(zhǔn)中提出AA級滾刀齒側(cè)面二分之一齒長上齒形精度合格的要求。本發(fā)明使用φ100～110的盤形砂輪鏟磨，生產(chǎn)效率高，操作簡單、符合工人習(xí)慣，容易掌握。
文檔編號B24B3/00GK85102709SQ85102709
公開日1986年9月17日 申請日期1985年4月1日
發(fā)明者姚南珣, 王榮林, 歐星 申請人:大連工學(xué)院, 廣東省韶關(guān)工具廠導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan