一種剃齒加工齒形修形方法與流程

本發明屬于機械設備制造領域，涉及一種修整剃齒刀的漸開線齒輪齒根修形方法。

背景技術：

在剃齒加工機床上，使用剃齒刀對工件齒輪的輪齒漸開線表面進行剃削加工，是齒輪表面精加工的一種常用方法，盤形剃齒刀形狀似齒輪，見圖4，可以看作是剃齒刀與工件做無側隙的螺旋齒輪嚙合，盤形剃齒刀可以認為是一個圓柱齒輪，切削時經過滾齒或插齒加工的齒輪工件裝夾在心軸上，頂在機床工作臺上的兩頂尖之間，工件可以自由轉動。從理論上講，盤形剃齒刀與工件齒輪屬于螺旋齒輪嚙合，兩齒輪的齒面接觸為點接觸，隨著齒輪的旋轉，接觸點沿齒面做傾斜于齒端面的移動，在沿齒高方向不斷移動的同時，沿齒寬方向也不斷地移動。

剃齒刀是經過淬火磨削的齒輪形刀具，沿齒高方向有鋸齒刀槽，剃齒加工就是利用剃齒刀與齒輪工件的嚙合傳動，從齒輪工件的齒面切削去微小的加工余量，進行剃削。齒輪工件與剃齒刀嚙合旋轉時，齒輪軸與刀具軸并不平行，而是互相交錯；齒輪工件和剃齒刀之間只有齒面嚙合，兩者的軸之間沒有機械的聯系，互相之間自由旋轉，這也是剃齒與其它齒輪加工方法顯著區別所在。剃齒過程中，兩軸互相交錯地嚙合著的齒輪和剃齒刀，由于一個向另一個在齒面上加壓力并且兩個同時旋轉著，刀具和齒輪齒面在齒高方向和軸向產生相對兩個向的滑移，刀具齒面上的很多齒刃槽的邊緣就成了切削刃。剃齒刀的鋸齒刀槽的頂部構成刀具齒面，用齒輪磨床進行齒形磨削，沒有齒面后角，不像其它刀具(例如插齒刀)有齒面后角。因此，有齒面后角的刀具即使是用鋸齒刃槽的刃背頂住齒輪工件的齒面，也不會過度切入，可以用0.02～0.05毫米的加工余量進行齒面精加工。剃齒刀齒側面的切削刃槽通常是平行于刀具端面或垂直于刀具齒向，使兩側切削刃分別具有正、負前腳或零前角，剃齒刀切削工件時，它的齒側面和工件的加工表面相切，所以剃齒時的后角等于0°，這將產生擠壓現象，因此剃齒是一個在滑移運動中產生切削與擠壓的加工過程。

剃后齒形的中凹是剃齒加工中主要的精度故障之一，見圖5，是齒輪剃齒加工中經常遇見的問題，使得齒輪的嚙合平穩性變差、嚙合噪音變大，從而嚴重影響了齒輪使用性能，直至影響整機的性能。這一問題與剃齒方法本身有較大關系，用剃齒刀加工的齒輪，輪齒的漸開線齒形分度圓附件出現不同程度的下凹現象。當然，造成剃后齒形中凹的機理很復雜，產生的原因也是多種多樣的，產生剃齒中凹現象的原因主要有以下幾個方面：(1)相對滑動速度的影響，(2)重合度的影響，(3)剛度變化的影響。但其中最主要的原因，還在用在剃齒嚙合過程中輪齒與刀齒的嚙合接觸模式的變化，使齒面方向力發生較大的變動所致。

在實際生產中，以前一般靠模板修形法來解決“齒形中凹”問題。先對剃齒后的齒輪齒形進行測量，檢測出被剃后的齒輪齒形中凹曲線，根據測量曲線設計制作剃齒刀的修形模板，再按照修形模板曲線，對剃齒刀砂輪進行修形，然后用修形后的砂輪去修磨剃齒刀。目前由于修形模板數據的確定還不能用理論分析和計算的方法來解決，通常都是采用經驗的試剃方法，通過測量出齒輪的齒形偏差，再根據齒形偏差的形狀和大小與制定的齒形修正曲線進行修正，經過多次反復修磨，最終才確定比較合適的剃齒刀的齒形修正曲線。該方法周期較長、精度低、成本高。

技術實現要素：

本發明的目的是提供一種修整剃齒刀的漸開線齒輪齒根修形方法，使用齒輪式金剛石修整輪對剃齒刀節圓部份進行修凹，以彌補剃齒加工時，齒輪零件產生的齒形中凹缺陷。

這種修整剃齒刀的漸開線齒輪齒根修形方法，包括采用盤形剃齒刀，其特征在于利用金剛石修整輪對剃齒刀進行反切削，使剃齒刀的齒面出現齒形中凹，再用該齒形中凹的剃齒刀去加工齒輪，便會消除中凹現象；修形步驟：一是定制齒輪式金剛石修整輪，修整輪的齒數根據齒輪產品具體的模數和齒數來選擇；二是將齒輪式金剛石修整輪裝在剃齒機工件的齒輪位置上，取代工件齒輪，使用需要修形的剃齒刀對其進行剃削加工，使剃齒刀分度圓周圍齒形中凹；三是對修整好的剃齒刀進行氮化處理；上述方法所采用金剛石修整輪的形狀與產品齒輪形狀相同，定制金剛石修整輪的輪齒表面涂固金剛石顆粒層。

采用經過本發明方法修形的剃齒刀加工齒輪，可有效地解決齒輪剃齒加工后的齒輪零件齒形中凹現象，保證了齒輪零件的合格率，并且還提高了剃齒刀的使用效率。針對標準漸開線剃齒刀剃出的齒輪會產生“齒形中凹”這一工藝難題，本發明思路具有突破性，將這一缺陷由產品齒輪主動轉移到加工用的刀具上，將表面堅硬的齒輪式修磨金剛石修整輪裝在剃齒機安裝齒輪工件的位置上，取代齒輪工件，利用金剛石修整輪對剃齒刀進行反切削，這是一種隨機修形法，由于齒輪式修磨金剛石修整輪的硬度大于剃齒刀的硬度，所以中凹現象會反映在剃齒刀齒面上，再用齒面中凹的該剃齒刀去加工齒輪便會消除中凹現象。該修形工藝過程簡單、修形效率高、不需將剃齒刀取下單獨修形,修形時間短,操作容易。該方法使齒輪零件的齒形精度達到圖紙精度要求，確保齒輪加工的齒形精度，獲得較理想的嚙合曲線，降低齒輪嚙合噪音的目的，并對修磨后的剃齒刀表面進行氮化處理，這樣顯著提高剃齒刀的表面耐磨性，采用本方法提高了剃齒刀的使用效率，取得良好的經濟效益。

附圖說明

圖1是齒輪式金剛石修整輪示意圖；

圖2是圖1的齒部金剛石顆粒涂層示意圖；

圖3是修整后的剃齒刀齒形示意圖；

圖4是已有的盤形剃齒刀示意圖；

圖5是以往剃齒刀加工出的齒輪中凹形狀示意圖。

具體實施方式

本發明一種修整剃齒刀的漸開線齒輪齒根修形方法，按照齒輪零件產生的齒形中凹缺陷，其特征在于使用齒輪式金剛石修整輪對的刀齒節圓周圍進行修凹，見圖1、3，使用刀齒節圓中凹的剃齒刀再加工工件齒輪，消除“剃齒中凹”問題，實施步驟如下：

步驟一：設計齒輪式金剛石的修整輪1，修整輪是標準齒輪形狀，輪齒的表面涂固金剛石顆粒層2，見圖2，齒輪式金剛石修整輪需要在專業的生產廠家定制，修整輪1的齒數根據生產齒輪產品具體的模數和齒數來選擇，一般同一種模數根據齒數范圍平均分成小、中、大三段，每一段選取本段中間齒數作為金剛石修整輪1齒數，加工這一段齒數齒輪時，就使用這個金剛石修整輪修形的剃齒刀3。例如要加工模數為3的齒輪，齒數范圍是10-100，選擇定制齒數為25，55，75三種齒輪式金剛石修整輪即可。加工10-40齒齒輪使用25齒金剛石修整輪修形，加工41-70齒齒輪使用55齒金剛石修整輪修形，加工71-100齒齒輪使用75齒金剛石修整輪修形。

步驟二：將齒輪模數的金剛石修整輪1裝在剃齒機工件的齒輪位置上，取代工件齒輪，使用需要修形的剃齒刀對其進行剃削加工，使剃齒刀分度圓周圍齒形中凹，見圖3，加工后對剃齒刀3的齒形進行檢查，直到中凹修形達到要求為止。

步驟三：對修形后的剃齒刀3進行氮化處理，氮化深度0.08mm，這樣可以顯著提高剃齒刀刀齒表面的耐磨性。采用經過中凹修形的剃齒刀加工齒輪，有效地消除了齒輪剃齒加工后的齒形中凹現象，保證了齒輪零件的合格率，采用本方法因剃齒刀齒面受力減少，還提高了剃齒刀的使用效率，取得良好的經濟效益。

當基體輪的精度較高時，齒形精度經修形可達5級(GB10095-88)以上，修磨輪鍍層用盡后，還可以重新鍍覆金剛石顆粒層2。