齒側面改型的加工方法技術

一種通過對用一刀具從一被切齒輪上去除坯料的過程加以控制來生產齒輪中改型齒側面的方法。該方法包括：設置一個齒輪加工機床，它具有可沿著和／或圍繞多個軸線相對移動的刀具（４２）和被切齒輪（５０）。本發明專利技術還設置了一個理論上的基本機床，它包括多個機床參數，以使刀具（２４）和被切齒輪（２６）互相之間相對定位和移動。每一機床參數都被定義為可變參數，每個可變參數均可由一函數表示。通過限定每一可變參數的一組系數來確定一所需的齒側面改型。然后，為所述每一可變參數確定所述系數的基礎上，為每一可變參數確定函數。可以把這些函數由所述理論機床轉換成一齒輪加工機床的軸線配置。通過這樣的轉換，可以在所述理論機床上定義的可變參數運動在所述齒輪加工機床的一根或多根軸線進行，以便根據所述可變參數函數，用所述刀具從所述被切齒輪上去除坯料。（*該技術在2015年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及齒輪及類似物的生產，特別是涉及齒輪之齒側面的加工方法，該方法是基于一在齒輪加工過程中具有可調參數的理論上的基本齒輪加工機床來實現的。
技術介紹
在生產齒輪，特別是在生產錐齒輪和準雙曲面齒輪時，通常采用兩種方法滾切法和非滾切法。滾切法可以分成兩大類，即端面銑切(間斷地分齒)和端面滾切(連續地分齒)。在端面銑切的過程中，旋轉的刀具被進給到工件內預定的深度。一旦到達這個預定深度，刀具和工件便會以一個預定的相對滾切運動而一起滾動，雖然工件是與假想的產形齒輪嚙合轉動，但仍可以把它稱為產形滾切。假想的產形齒輪的齒可由切除毛坯的刀具面來表示。齒的齒廓形狀是通過刀具和工件在產形滾切過程中的相對運動來成形的。在端面滾切的過程中，刀具和工件同步地轉動，刀具被進給到一定的深度，因此在刀具一次插入的過程中可成形出所有的齒溝。在到達所需的深度之后，開始產形滾切。非滾切法，不管是間斷地分齒或者是連續地分齒，工件上的齒廓形狀是通過刀具的形狀直接仿形制造出來的。刀具進給到工件之中，使工件成形為刀具的形狀。當不采用產形滾切時，在非滾切工藝中采用的是一種以“冠齒輪”形式出現的假想產形齒輪。在非滾切法中，作為假想齒輪的冠齒輪的齒面與工件的齒面形式互嵌。因此，在非滾切的工件上成形齒面時，刀具上的切削刃代表了冠齒輪的齒。工件和產形齒輪之間的相互關系可由一組基本機床參數來加以限定。這些參數把產形齒輪和工件的有關尺寸和比例聯系起來，并且為齒輪設計提供了一個共同的起點，因而可在多種型號的機床中把設計工藝統一起來。基本的參數總的說明了任何情況下刀具和工件之間的相對位置。 在本
中用于成形齒輪的基本機床參數是已知的，例如，古德里奇(Goldrich)的“螺旋錐齒輪和準雙曲面齒輪的數控滾切原理和實踐”(格里森工場，紐約州，路切斯特市，1990)。在該公開的內容中，基本的機床參數是以下的這些(1)半徑S，它表示搖臺軸線和刀具軸線之間的距離；(2)刀傾角Pi，它表示搖臺軸線和刀具軸線之間的夾角；(3)刀轉角Pj，它表示刀具軸線相對于搖臺上的一固定參考面的方位；(4)搖臺角q，它表示刀具繞搖臺軸線的角度位置；(5)根錐角∑，它表示工件座相對于搖臺軸線的方位；(6)床鞍Xb，它表示從機床中心到工件和搖臺軸線的交點的距離；(7)工件座參數Xp，它表示從工件和搖臺軸線交點至沿工件軸線到達與工件相距一固定距離的點的距離；(8)工件的偏移Em，它表示工件軸線和搖臺軸線之間的距離；(9)工件的轉動位置Wg；以及(10)刀具的轉動位置W1，它是用于端面滾切的情況。此外，在滾切法中，必須知道滾比Ra，它是工件的轉動相對搖臺轉動的比值。在傳統的齒輪成形機床中，搖臺角、工件轉動位置和刀具轉動位置在滾齒過程中發生變化，而其它的參數則基本固定。對此，兩個重要的例外情況是螺旋運動，它涉及床鞍Xb的運動，以及在工件的偏移Em方向上的垂直運動。傳統的用來生產錐齒輪和準雙曲面齒輪的機床包括一工件支承機構和一搖臺機構，在滾齒過程中，搖臺機構上安裝著一個可沿一環形路徑繞搖臺軸線的盤形刀具。搖臺表示假想的產形齒輪本體，而搖臺軸線則對應于假想產形齒輪的軸線。刀具表示產形齒輪上的一個或多個齒。傳統的機械加工機床可以滿足理論上的基本機床(theoretical basic machine)的概念，因為幾乎所有的機床參數都與理論的基本參數相對應。在前述的古德里奇公開的內容中說明和描述了這樣的一種機床。在這種機械加工機床中，基本的參數半徑S受到一個角度機床參數的控制，這個參數是通常由“β”表示的偏心角。最近已研制出可減少刀具相對工件所必須的機床參數之數量的機床。這些機床能將傳統機械機床的參數和運動轉換成一個線性的、旋轉的并具樞轉軸線的系統，因此可簡化機床并使之更為通用。Stadtfeld等人的美國專利5,257,882中揭示了一個多軸線機床的例子。在這種機床中，偏心角、刀轉角、刀傾角、以及準雙曲面的偏移參數都被取消，但機床上仍出現裝有一偏心滑座的搖臺。Krenzer等人的美國專利4,981,402中揭示了另一種多軸線式或自由式的機床。這種機床包括六個運動軸線，三個直線的和三個旋轉的，以用來使刀具和工件相互定位。其中的搖臺、偏心角、準雙曲面齒輪軸偏移以及使刀具定向的角度參數都被取消了。一計算機對應于傳統的機械式齒輪滾切機床的參數來對這六個軸線加以控制。該種機械式機床的機床參數已經轉換成多軸線機床的六個軸線之間的相對運動關系。然而，雖然多軸線式機床代表了傳統機械式機床的一個簡化形式，但是所有的設計計算和有關齒輪的理論仍是基于具有多個固定之機床參數的理論上的基本機床。這種情況實際上會把現時的多軸線式齒輪加工機床中所能獲得的齒輪加工方法限制為只能復制先前在老式的機械機床上可獲得的運動。已經有人建議改進齒輪的成形和產形運動的方法，以更精確地控制所生產齒輪的齒面幾何形狀。Krenzer的美國專利5,088,243中揭示了這樣的一個例子，其中引入了附加運動，以便控制采用擴口杯型砂輪進行磨齒的工藝。Goldrich的美國專利5,116,173中揭示了另一種方法，它是在滾齒過程中，改變產形齒輪軸線的位置，并且還改變產形齒輪齒面。然而，上述各方法所揭示的改型是基于可在傳統機械式機床中獲得的、用于限定基本齒面設計的多個固定的參數來實施的。這些固定的參數可以是由多軸線機床的軸線直接限定各種運動的疊加，無需考慮理論上的基本機床的軸線。通過這些機床的組合可獲得近似的齒面形狀，這是因為基本的理論機床的運動和來自其它機床的實際運動的疊加可提供一種“雙模式(two-model)的加工面，該加工面既不能用齒的接觸分析來表示也不能用齒側面的數據來表示。在任何情況下，由于用理論機床的固定參數來計算各種數據，所以齒輪的計算受到限制。從來就沒有實現過基于理論齒輪機床的參數是可調節的或變化的情況下來制造齒輪。因此，盡管多軸線式的機床能使刀具和工件相互之間取向為幾乎任何位置，但是發現附加運動或自由度會受到理論上的基本機床之固定參數的限制。專利技術概要本專利技術的方法包括設置一個齒輪加工機床，所述機床具有一個可繞一工件軸線轉動的被切齒輪以及一個可繞一刀具軸線轉動的刀具，刀具和被切齒輪可沿著和/或圍繞多個軸線相對移動。本專利技術還設置了一個理論上的基本機床，它包括多個機床參數，以使所述刀具和被切齒輪互相之間相對定位和移動。把所述多個機床參數中的每一個都定義為可變參數，每個所述可變參數均可由一函數表示，通過限定每一可變參數的一組系數來確定一所需的齒側面改型，然后為所述每一可變參數確定所述系數的基礎上，為每一可變參數確定函數。所述函數可以用下面的式子來表示f(θ)=α0+α11!*Δθ+α22!*Δθ2+α33!*Δθ3+α44!*Δθ4]]>其中f(θ)＝以導程運動形式來定義的函數，θ＝導程運動，α0，α1，α2，α3，α4＝控制某一特定軸線和導程運動之間本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種通過控制用一刀具從一被切齒輪上去除坯料的過程而加工齒輪中改型齒側面的方法，所述方法包括： 設置一個齒輪加工機床，所述機床具有一個可繞一工件軸線轉動的被切齒輪以及一個可繞一刀具軸線轉動的刀具，所述刀具和所述被切齒輪可沿著和／或圍繞多根軸線相對運動， 設置一個理論上的基本機床，它包括多個機床參數，以使所述刀具和被切齒輪互相之間相對定位和移動， 把所述多個機床參數中的每一個都定義為可變參數，每個所述可變參數均可由一函數表示， 限定一所需的齒側面改型，這是通過為表示所述改型的所述可變參數確定一組系數而完成的， 在為所述每一可變參數確定所述系數的基礎上，為每一可變參數確定所述函數， 把每一可變參數的函數由所述理論機床轉換成所述齒輪加工機床的軸線配置，這樣就可以使在所述理論機床上定義的可變參數運動在所述齒輪加工機床的一根或多根軸線進行， 根據所述可變參數函數，用所述刀具從所述被切齒輪上去除坯料。

【技術特征摘要】
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【專利技術屬性】
技術研發人員：赫爾曼J斯塔德菲爾德，
申請(專利權)人：格里森工場，
類型：發明
國別省市：US[美國]