一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法
阅读：681发布：2020-05-12
专利汇可以提供一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 涉及一种变 压 力 角 滚刀 加工倒锥齿的方法，解决现有加工方法加工的倒锥齿在结合面配合时出现较大误差，增大 变速器 脱档的 风 险增大的问题。一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法，包括以下步骤：1)通过倒锥齿压力角αn、分圆夹角γ利用公式计算标准根锥角θ；2)确定变压力角滚刀的压力角αt；3)计算变压力角后根锥角θ'；4)在滚齿机上按照变压力角后根锥角θ'调试机床轴运动路径，完成变压力角滚刀加工倒锥齿。，下面是一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法专利的具体信息内容。
一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法
技术领域
[0001] 本发明涉及一种倒锥齿加工方法，具体涉及一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法。
背景技术
[0002] 汽车同步器中结合齿毂零件的倒锥齿一般可采用的加工方式有滚齿、插齿、铣齿等，其中滚齿加工方式因效率高、使用成本低而使用最为广泛。一般情况下，一个参数的齿轮对应一个参数的滚刀，但为了节约开发成本，会将已有滚刀通过计算分析后，用于新参数齿轮的加工，若数据库中没有与被加工齿轮模数相同、压力角相同的滚刀时可使用变压力角滚刀(与被加工齿轮压力角不同的滚刀统称变压力角滚刀)加工倒锥齿。
[0003] 在设计加工倒锥齿滚刀时，一般是选取和齿轮参数一样的压力角作为滚刀的压力角，这种情况下将使用标准公式计算根锥角θ，将此时的根锥角θ值输入滚齿机后加工出的倒锥齿分圆夹角就是图纸要求的分圆夹角γ。然而，在生产中使用变压力角滚刀加工倒锥齿时使用标准公式计算根锥角θ，将此根锥角θ输入滚齿机加工出的倒锥齿分圆夹角γ值与图纸要求的γ值存在较大误差，而且图纸要求的γ数值越大，误差越大，此种情况导致两个倒锥齿结合面配合时出现较大误差，增大变速器脱档的风险。
发明内容
[0004] 本发明的目的是解决现有加工方法加工的倒锥齿在结合面配合时出现较大误差，增大变速器脱档的风险增大的问题，提供一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法。
[0005] 本发明的技术方案是：
[0006] 一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法，包括以下步骤：
[0007] 1)通过倒锥齿压力角αn、倒锥齿分圆夹角γ利用公式(2-2)计算标准根锥角θ；
[0008]
[0009] 2)确定变压力角滚刀的压力角αt；
[0010] 3)计算变压力角后根锥角θ'；
[0011]
[0012] 4)在滚齿机上按照变压力角后根锥角θ'调试机床轴运动路径，完成变压力角滚刀加工倒锥齿。
[0013] 本发明与现有技术相比，具有以下技术效果：
[0014] 1.本发明方法提供变压力角滚刀加工倒锥齿时根锥角的变化规律公式，该公式可正确指导滚齿机操作者完成对倒锥齿的加工，帮助齿轮工程师正确设计倒锥齿参数，避免了两个倒锥齿结合面配合时的误差，从而减小了变速器脱档的风险。
[0015] 2.使用本发明方法可帮助齿轮工艺开发人员减少对新滚刀的投制，通过分析计算可在现有滚刀库中找到合适的滚刀进行加工，尤其是新品开发试制阶段，是非常有效的技术手段，完善了滚齿加工倒锥齿理论计算方法。附图说明
[0016] 图1为倒锥齿的根锥角示意图；
[0017] 图2为倒锥齿的分圆夹角示意图；
[0018] 图3为倒锥齿分圆截面的齿侧后角示意图；
[0019] 图4为倒锥齿的齿形形状分析示意图一；
[0020] 图5为倒锥齿的齿形形状分析示意图二。
具体实施方式
[0021] 以下结合附图和具体实施例对本发明的内容作进一步详细描述。
[0022] 本发明提供一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法，即使用已有的变压力角滚刀加工倒锥齿的方法，具体为：在加工时重新计算得到新的根锥角，根据计算得到的根锥角调整调试机床轴运动路径，从而改变滚刀移动路径线与齿轮中心线的角度，完成倒锥齿的加工。变压力角滚刀加工倒锥齿的根锥角计算方法目前还没有相关文献类文件，根据申请人实际加工中遇到的问题分析、计算、推证、验证等一系列措施总结的计算方法，因此存在唯一性。
[0024] m1cosα1＝m2cosα2 (2-1)
[0025] 其中，m1为变前模数，α1变前压力角，m2为变后模数，α2变后压力角。
[0026] 倒锥齿是变速器同步器中常用的齿轮结构，其理论上是一种斜齿轮(如图2所示)。加工倒锥齿时，滚刀的移动路径线与齿轮中心线成一个夹角θ，即根锥角。根锥角和倒锥齿分圆夹角γ(如图3所示)，倒锥齿的关键参数有模数mn、倒锥齿压力角αn、倒锥齿分圆夹角γ、齿数z，采用与倒锥齿模数、压力角一样参数的滚刀加工倒锥齿时，根锥角和倒锥齿分圆夹角的理论关系可由标准公式(2-2)计算，为便于区分θ统称标准根锥角、下文一致。
[0027] 倒锥齿参数中的分圆夹角γ是检测加工后齿部精度的重要参数，但是γ在滚齿机上是无法输入的，滚齿机需要输入根锥角θ才能加工出正确的分圆夹角γ，根锥角θ与倒锥齿分圆夹角γ的关系可由公式(2-2)算得，
[0028]
[0029] 在生产过程中，对采用变压力角滚刀加工后的倒锥齿检测时，发现按照公式(2-2)计算出的标准根锥角调整机床加工后的倒锥齿分圆夹角与理论值不一致，也就是说要满足倒锥齿参数中分圆夹角γ值符合图纸要求，就需要计算出正确的根锥角θ’，为便于区分θ’称变压力角后根锥角。
[0030] 本发明将详细推证变压力角后根锥角θ’与分圆夹角γ关系，下面具体推导θ’和分圆夹角γ关系。
[0032]
[0033] 其中， 是截面1与截面2的距离，Sn2、Sn1分别为截面1与截面2的分圆处齿厚。
[0034] 齿轮的任意圆r'截面的弧齿厚Sn'计算公式如下(此公式推导参考《齿轮刀具设计理论基础》机械工业出版社，本文不再推导)：
[0035]
[0036] 其中，x'是任意圆截面变位系数、α'是任意圆截面处压力角，inv是渐开线函数，r0为分圆半径，模数mn，αn是分圆压力角；任意圆截面齿厚对应圆心半角 (如图5所示)[0037]
[0038]
[0039] 将公式(2-5)中 分别由 和 替换，x'并分别由x1和x2替换，即 等式做差得：
[0040]
[0041] 在齿轮的0截面(变位系数0)和变位后截面轴向距离为b.(图5)
[0042] b＝x’mn tanθ (2-7)
[0043] 将公式(2-7)中b分别用b1、b2替换、x'并分别由x1和x2替换并作差，即b1、b2做差得：
[0044]
[0045] 将公式(2-5)Sn'分别Sn1、Sn2替换，用差，即两个截面在r'处齿厚Sn1、Sn2做差得：
[0046]
[0047] 将公式(2-8)、(2-9)、(2-3)联立解得
[0048]
[0049] 那么齿轮在基圆处的基圆螺旋角βb0：
[0050]
[0051] 其中，rb0是基圆半径；
[0052] 根据基节相等的原理，基圆螺旋角不变，采用变压力角滚刀时：
[0053] sinα0tanθ＝sinαttanθ' (2-12)
[0054] 从而得到变压力角后根锥角θ'：
[0055]
[0056] 综上所述，本发明提供一种变压力角滚刀加工倒锥齿的方法，包括以下步骤：
[0057] 1)通过倒锥齿压力角αn、倒锥齿分圆夹角γ利用公式(2-2)计算标准根锥角θ；
[0058]
[0059] 2)确定变压力角滚刀的压力角αt，此参数为设计参数；
[0060] 3)计算变压力角后根锥角θ'；
[0061]
[0062] 4)在滚齿机上按照变压力后的变压力角后根锥角θ'调试机床轴运动路径，完成变压力角滚刀加工倒锥齿。
[0063] 本发明方法首次得出变压力角滚刀加工倒锥齿时根圆锥角的变化公式，完善滚齿加工倒锥齿理论计算方法，该方法为使用已有的不同于齿轮压力角的滚刀加工倒锥齿提供理论依据，降低了新齿轮必须投制新滚刀的开发成本。
[0064] 下面提供一种倒锥齿零件采用变压力角滚刀加工根锥角误差分析.
[0065]模数mn 压力角αn 分圆夹角γ 滚刀压力角αt 标准根锥角θ ’实际根锥角θ
2.5 30° 6° 25° 5.187° 6.128°
2.5 30° 6° 25° 5.187° 6.128°
[0066] 如果使用压力角为25°的滚刀按照标准根锥角θ滚切倒锥齿的后测得的分圆夹角为5.07°，和图纸要求的6°分圆夹角相差较大，会导致同步器存在较大的脱档风险。按照实际根锥角θ'加工后的分圆夹角平均值6.03°，符合理论计算的结果，理论推导得到验证。
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