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专利号: 2021102054468
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2026-04-06
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种圆柱齿轮精加工刮削刀具的设计方法,其特征在于,具体按以下步骤实施:

步骤1,刮削刀具(1)为圆柱刮削刀具,刮削刀具(1)端面呈凸锥型,且刮削刀具(1)的侧面与端面均均匀分布若干齿结构,且每个端面齿结构的凹形前刀面(9)都对应侧面齿结构凸形后刀面(10);

步骤2,计算刮削刀具(1)刀倾后的刀齿(2)两侧的侧刀刃(3)的工作前角以及顶刃(4)的工作后角,所述刀齿(2)为刮削刀具(1)侧面齿结构,结合齿轮工件(5)材料的切削加工性及刀齿(2)的结构强度,为刀齿两侧刀刃(3)单独设计标注前角,并为顶刃(4)设计标注后角,顶刃(4)为刀齿(2)顶部的刀刃;侧刀刃(3)的标注前角γs是指向凸锥形端面(6)的方向,每个刀齿(2)分左右两个侧刀刃前刀面(9),分别对应两条侧刀刃(3),两侧刀刃(3)的标注前角γs范围为0~10°;

步骤3,结合齿轮工件(5)材料的切削加工性及刀齿(2)的结构强度,设计刮削刀具(1)凸锥型端面(6)的锥底角。

2.根据权利要求1所述的一种圆柱齿轮精加工刮削刀具的设计方法,其特征在于,所述步骤2中,刮削刀具(1)的刀倾τ为刮削刀具(1)中刀齿(2)的尾部相对齿轮工件(5)齿槽抬起角度,刀倾τ的角度为0~15°。

3.根据权利要求1所述的一种圆柱齿轮精加工刮削刀具的设计方法,其特征在于,所述步骤2中,顶刃(4)的标注后角ατ为刀齿(2)刀尖部分刀刃的后角,顶刃( 4) 标注后角ατ范围为0~10°;当顶刃(4)后角ατ等于0°时,顶刃后刀面(7)为圆柱面,ατ不等于0°时,顶刃后刀面(7)为锥面。

4.根据权利要求1所述的一种圆柱齿轮精加工刮削刀具的设计方法,其特征在于,所述步骤3中,凸锥形端面(6)锥底角ε是指刮削刀具(1)端面整体呈锥形,锥顶向刮削刀具(1)外侧凸出,其底角即为凸锥形端面(6)锥底角,锥底角ε范围为0~20°,且不包括0°。

5.一种刮削修形加工方法,其特征在于,具体按以下步骤实施:

步骤1,设计刮削刀具侧刀刃标注前角:

计算刮削刀具(1)刀倾后的刀齿(2)两侧的侧刀刃(3)的工作前角,所述刀齿(2)为刮削刀具(1)侧面齿结构,结合齿轮工件(5)材料的切削加工性及刀齿(2)的结构强度,为刀齿两侧刀刃(3)单独设计标注前角, 侧刀刃(3)的标注前角γs是指向凸锥形端面(6)的方向,每个刀齿(2)分左右两个侧刀刃前刀面(9),分别对应两条侧刀刃(3),两侧刀刃(3)的标注前角γs范围为0~10°;

步骤2,刮削齿廓修形加工:

将齿轮工件(5)齿廓修形量直接加到标准齿面得到修形齿面(8),结合刮削刀具(1)侧刀刃前刀面(9)形状及刮削刀具(1)刀倾安装调整,由修形齿面(8)在侧刀刃前刀面(9)上包络侧刀刃(3)曲线,以侧刀刃(3)曲线为基础,构造并磨削刮削刀具(1)中刀齿(2)两侧刀刃后刀面(10),然后以磨削后的刮削刀具(1)刮削齿轮工件(5)修形齿面(8),实现刮削齿廓修形加工;

步骤3,刮削齿向修形加工:

根据齿轮工件(5)的齿向修形曲线(11),确定刮削刀具(1)相对齿轮工件(5)在不同时刻的位置与姿态调整量Δz,Δy,Δ∑的初始值,求解修形齿面(8)与侧刀刃(3)的线面接触方程,获得刮削刀具(1)不同时刻位置与姿态坐标,拟合刮削刀具(1)单面切运动轨迹,以单面切的方式实现对齿轮工件(5)的刮削齿向修形加工。

6.根据权利要求5所述的一种刮削修形加工方法,其特征在于,所述侧刀刃(3)曲线如下式:

式中,x,y,z为侧刀刃(3)曲线上一点的坐标,x0,y0,z0为啮合位置齿轮工件(5)上修形齿面(8)坐标点,Cρ为齿廓修形函数,Ix,Iy,Iz为齿轮工件(5)标准齿面单位法向量n的三向正交分量,v为侧刀刃(3)曲线上一点相对齿轮工件(5)上修形齿面(8)的滑动速度,F为侧刀刃前刀面(9)的方程。

7.根据权利要求5所述的一种刮削修形加工方法,其特征在于,所述刮削刀具(1)相对齿轮工件(5)在不同时刻的位置与姿态调整量Δz,Δy,Δ∑的初始值如下式:式中,其中,Cb(b)为齿向修形曲线( 11) 的函数,b为修形位置,Se为刮削刀具( 1) 分度圆齿厚的一半。

8.根据权利要求5所述的一种刮削修形加工方法,其特征在于,所述修形齿面(8)与侧刀刃(3)的线面接触方程如下式:式中,rw为修形齿面(8)上一点M的位置向量,a为齿轮工件(5)原点Ow到刮削刀具(1)原点Oc的向量,r为侧刀刃(3)曲线上一点的位置向量,nw为修形齿面(8)上一点的法向量,n为刀刃上一点对应的后刀面法向量。

9.根据权利要求5所述的一种刮削修形加工方法,其特征在于,所述单面切刮削方式是指刮削刀具(1)上刀齿(2)左右两侧刀刃(3)分别刮削齿轮工件(5)齿槽左右两侧修形齿面(8)的精加工余量。