利用立式铣床加工曲线齿条的方法

1.本发明涉及一种利用立式铣床加工曲线齿条的方法，属于齿轮制造技术领域。


背景技术：

2.曲线圆柱齿轮副是一种新型齿轮副，与直齿圆柱齿轮的区别在于，齿轮轴向上的齿线用圆弧曲线替代了直线，具有润滑性能好、承载能力强、外载荷带来的轴向力可相互抵消等优点。目前，对曲线圆柱齿轮副的研究仅局限在齿轮与齿轮啮合，如本国专利cn 102275070 a公开了一种小模数弧齿锥齿轮及双曲线齿轮的加工方法，现有技术并没有涉及到曲线圆柱齿轮与齿条啮合的情况，尤其是能够与曲线圆柱齿轮配对的齿条加工方面。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题是是提供一种成本低廉，操作方便的利用立式铣床加工曲线齿条的方法。
4.本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：利用立式铣床加工曲线齿条的方法，包括如下步骤：
5.s1、计算齿条的加工参数；
6.s2、根据所加工曲线齿条的参数，选择弧齿锥齿轮盘形铣刀；
7.s3、设计吊刀杆；
8.s4、将齿条毛坯装夹在台钳上，台钳安装在铣床工作台上；
9.s5、将盘形铣刀安装在吊刀杆上，吊刀杆安装在铣床上，铣刀头与齿条毛坯上表面接触，调整z轴方向的零位；
10.s6、启动铣床，使铣刀向下进给，直到进给深度达到h，便停止z轴方向走刀；
11.s7、扩展齿槽；
12.s8、分度加工。
13.其中，上述方法中所述s1中根据齿轮啮合原理来计算齿条的加工参数，齿轮模数m与齿根宽l之间的关系可表示为：bmtan20
°
+l/2－πm/4＝0；切齿深度h＝am+bm；齿距p＝πm；齿槽宽为πm/2，且对于标准齿轮式中，a＝1，b＝1.25。
14.其中，上述方法中所述s2中选择弧齿锥齿轮盘形铣刀主要考虑铣刀盘的直径和刀错距w。
15.其中，上述方法中所述s3中根据铣床主轴内孔锥度、盘形铣刀内孔锥度、盘形铣刀安装孔几何尺寸设计吊刀杆。
16.其中，上述方法中所述s3中可购买吊刀杆再做结构上的改动，以便将盘形铣刀安装在吊刀杆上。
17.其中，上述方法中所述s4中安装后应齿条毛坯中心位置划线并对刀，保证主轴中轴线在齿条的中心位置。
18.其中，上述方法中所述s6中所加工齿槽齿根宽为盘形铣刀的刀错距。
19.其中，上述方法中所述s7中根据配对齿轮的模数m，计算齿条的齿根宽l且l≥w，调整x轴方向的手轮，向左或向右缓慢移动距离s＝l－w停止，沿着z轴退刀，完成一个齿槽的加工。
20.进一步，上述方法中所述s8中再次调整x轴方向的手轮，使工作台向右或向左移动距离t＝p+s，进入下一个相邻齿槽的加工，重复步骤s7直到齿条上所有齿槽加工完成。
21.其中，上述方法中所述铣床为带有光栅尺的普通立式铣床或数控立式铣床加工。
22.本发明的有益效果是：本方法通过立式铣床就可完成曲线齿条的加工，加工方法简单，操作便捷。而实际只需选择合适盘形铣刀，通过吊刀架将其固定在铣床加工轴上，通过简化的公式计算处加工参数即可完成曲线齿条的加工，大大降低了加工成本，适合低成本加工场所的应用。
附图说明
23.图1为本发明加工后的齿条结构示意图。
24.图2为本发明吊刀架与铣刀的连接结构示意图。
25.图3为本发明铣刀刀头的结构示意图。
26.图4为本发明齿槽几何参数定义示意图。
27.图5为本发明齿条加工的中截面示意图。
28.图6为本发明实施例1加工后的结构示意图。
29.图7为本发明实施例2加工后的结构示意图。
30.图8为本发明实施例3加工后的结构示意图。
具体实施方式
31.下面结合附图对本发明进一步说明。
32.如图1至图8所示，本发明的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，包括如下步骤：
33.s1、计算齿条的加工参数；
34.s2、根据所加工曲线齿条的参数，选择弧齿锥齿轮盘形铣刀；
35.s3、设计吊刀杆；
36.s4、将齿条毛坯装夹在台钳上，台钳安装在铣床工作台上；
37.s5、将盘形铣刀安装在吊刀杆上，吊刀杆安装在铣床上，铣刀头与齿条毛坯上表面接触，调整z轴方向的零位；
38.s6、启动铣床，使铣刀向下进给，直到进给深度达到h，便停止z轴方向走刀；
39.s7、扩展齿槽；
40.s8、分度加工。本领域技术人员能够理解的是，
41.优选的，上述方法中所述s1中根据齿轮啮合原理来计算齿条的加工参数，齿轮模数m与齿根宽l之间的关系可表示为：bmtan20
°
+l/2－πm/4＝0；切齿深度h＝am+bm；齿距p＝πm；齿槽宽为πm/2，且对于标准齿轮式中，a＝1，b＝1.25。本领域技术人员能够理解的是，为了方便计算加工参数，本方法实际根据齿轮啮合原理来计算齿条的加工参数，具体是：齿轮模数m与齿根宽l之间的关系可表示为bmtan20
°
+l/2－πm/4＝0，即l＝0.660870m；切齿深度h＝am+bm；齿距p＝πm；齿槽宽为πm/2，且对于标准齿轮式中，a＝1，b＝1.25。
42.优选的，上述方法中所述s2中选择弧齿锥齿轮盘形铣刀主要考虑铣刀盘的直径和刀错距w。本领域技术人员能够理解的是，本方法优选s2中选择弧齿锥齿轮盘形铣刀主要考虑铣刀盘的直径和刀错距w。刀盘直径决定曲线齿条齿形弯曲程度；刀错距决定刀具加工齿槽的最小齿根宽度。
43.优选的，上述方法中所述s3中根据铣床主轴内孔锥度、盘形铣刀内孔锥度、盘形铣刀安装孔几何尺寸设计吊刀杆。本领域技术人员能够理解的是，为了方便固定盘形铣刀安装固定，本方法实际根据铣床主轴内孔锥度、盘形铣刀内孔锥度、盘形铣刀安装孔几何尺寸设计吊刀杆，加工成形实现固定即可。
44.优选的，上述方法中所述s3中可购买吊刀杆再做结构上的改动，以便将盘形铣刀安装在吊刀杆上。本领域技术人员能够理解的是，为了降低加工成本，本方法可购买吊刀杆再做结构上的改动，只要方便将盘形铣刀安装在吊刀杆上即可。
45.优选的，上述方法中所述s4中安装后应齿条毛坯中心位置划线并对刀，保证主轴中轴线在齿条的中心位置。本领域技术人员能够理解的是，为了保证加工精度，本方法优选安装后应齿条毛坯中心位置划线并对刀，保证主轴中轴线在齿条的中心位置。
46.优选的，上述方法中所述s6中所加工齿槽齿根宽为盘形铣刀的刀错距。本领域技术人员能够理解的是，z轴为上下驱动，也即是铣刀切削齿条毛坯，故实际优选停止z轴走刀，使得加工齿槽齿根宽为盘形铣刀的刀错距，也即是l＝w。
47.优选的，上述方法中所述s7中根据配对齿轮的模数m，计算齿条的齿根宽l且l≥w，调整x轴方向的手轮，向左或向右缓慢移动距离s＝l－w停止，沿着z轴退刀，完成一个齿槽的加工。本领域技术人员能够理解的是，
48.优选的，上述方法中所述s8中再次调整x轴方向的手轮，使工作台向右或向左移动距离t＝p+s，进入下一个相邻齿槽的加工，重复步骤s7直到齿条上所有齿槽加工完成。本领域技术人员能够理解的是，移动工作台使得齿条毛坯位于铣刀切削处，重复步骤s7即可完成相邻齿槽的加工，重复即可完成整个齿条的加工。具体是调整x轴方向的手轮，使工作台向右或向左移动距离t＝p+s，进入下一个相邻齿槽的加工，重复步骤s7直到齿条上所有齿槽加工完成。
49.优选的，上述方法中所述铣床为带有光栅尺的普通立式铣床或数控立式铣床加工。本领域技术人员能够理解的是，为了保证加工精度，本方法优选铣床为带有光栅尺的普通立式铣床或数控立式铣床加工，同时也可降低成本。
50.实施例1
51.使用弧齿锥齿轮铣刀盘参数为：3.5寸老结构双面精切锥齿轮盘形铣刀，压力角为20
°
，7.5号刀头，8个刀头，刀错距w＝1，安装孔锥度1:12。
52.当l＝w＝1时，所加工的齿条模数m＝1.5132mm的齿条，齿全高h＝3.405mm，扩展距离s＝0mm，t＝4.7539mm。
53.实施例2
54.采用实施例1中的盘形铣刀，当加工模数m＝4.0mm的齿条时，齿全高h＝9mm，扩展距离s＝1.6435mm，t＝14.2099mm。
55.实施例3
56.采用实施例1中的盘形铣刀，将刀头和调整垫片更换为刀错距w＝2.5的刀头。当l
＝w＝2.5时，所加工的齿条模数m＝3.7829mm的齿条，齿全高h＝8.5115mm，扩展距离s＝0mm，t＝11.8843mm。
57.综上，实施例1、2和3采用本方法均可以实现对应参数的曲线齿条的加工。

技术特征：
1.利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于包括如下步骤：s1、计算齿条的加工参数；s2、根据所加工曲线齿条的参数，选择弧齿锥齿轮盘形铣刀；s3、设计吊刀杆；s4、将齿条毛坯装夹在台钳上，台钳安装在铣床工作台上；s5、将盘形铣刀安装在吊刀杆上，吊刀杆安装在铣床上，铣刀头与齿条毛坯上表面接触，调整z轴方向的零位；s6、启动铣床，使铣刀向下进给，直到进给深度达到h，便停止z轴方向走刀；s7、扩展齿槽；s8、分度加工。2.根据权利要求1所述的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于：所述s1中根据齿轮啮合原理来计算齿条的加工参数，齿轮模数m与齿根宽l之间的关系可表示为：bmtan20
°
+l/2－πm/4＝0；切齿深度h＝am+bm；齿距p＝πm；齿槽宽为πm/2，且对于标准齿轮式中，a＝1，b＝1.25。3.根据权利要求1所述的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于：所述s2中选择弧齿锥齿轮盘形铣刀主要考虑铣刀盘的直径和刀错距w。4.根据权利要求1所述的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于：所述s3中根据铣床主轴内孔锥度、盘形铣刀内孔锥度、盘形铣刀安装孔几何尺寸设计吊刀杆。5.根据权利要求1所述的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于：所述s3中可购买吊刀杆再做结构上的改动，以便将盘形铣刀安装在吊刀杆上。6.根据权利要求1所述的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于：所述s4中安装后应齿条毛坯中心位置划线并对刀，保证主轴中轴线在齿条的中心位置。7.根据权利要求1所述的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于：所述s6中所加工齿槽齿根宽为盘形铣刀的刀错距。8.根据权利要求2所述的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于：所述s7中根据配对齿轮的模数m，计算齿条的齿根宽l且l≥w，调整x轴方向的手轮，向左或向右缓慢移动距离s＝l－w停止，沿着z轴退刀，完成一个齿槽的加工。9.根据权利要求8所述的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于：所述s8中再次调整x轴方向的手轮，使工作台向右或向左移动距离t＝p+s，进入下一个相邻齿槽的加工，重复步骤s7直到齿条上所有齿槽加工完成。10.根据权利要求1所述的利用立式铣床加工曲线齿条的方法，其特征在于：所述铣床为带有光栅尺的普通立式铣床或数控立式铣床加工。

技术总结
本发明涉及一种利用立式铣床加工曲线齿条的方法，属于齿轮制造技术领域。包括如下步骤：S1、计算齿条的加工参数；S2、根据所加工曲线齿条的参数，选择弧齿锥齿轮盘形铣刀；S3、设计吊刀杆；S4、将齿条毛坯装夹在台钳上，台钳安装在铣床工作台上；S5、将盘形铣刀安装在吊刀杆上，吊刀杆安装在铣床上，铣刀头与齿条毛坯上表面接触，调整Z轴方向的零位；S6、启动铣床，使铣刀向下进给，直到进给深度达到h，便停止Z轴方向走刀；S7、扩展齿槽；S8、分度加工。本方法通过立式铣床就可加工出曲线齿条，方法简单制作成本低廉。作成本低廉。作成本低廉。


技术研发人员：张学刚 张德强 陈鹏
受保护的技术使用者：攀枝花学院
技术研发日：2023.07.28
技术公布日：2023/9/9