非完全對稱漸開線齒輪及其專用切齒滾刀和加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種非對稱漸開線齒輪及其專用切齒刀具和加工方法。尤其適用于齒 牙受雙向彎曲載荷作用的中間惰輪或行星輪。
【背景技術(shù)】
[0002] 齒輪傳動系統(tǒng)常用到同時與兩個齒輪嚙合的中間惰輪或行星輪，由于它們的齒牙 受雙向彎曲載荷作用，該齒輪的齒根最容易出現(xiàn)彎曲折斷，例如在GB/T 3480-1997《漸開 線圓柱齒輪承載能力計算方法》P56中規(guī)定：對于受對稱雙向彎曲的齒輪（如中間輪或行星 輪），在設(shè)計時，應(yīng)將齒輪的彎曲疲勞極限值乘上系數(shù)〇. 7作為這類齒輪能承受的彎曲疲勞 極限。另外，中間惰輪或行星輪左右齒面分別與兩個不同的齒輪嚙合，因此中間惰輪或行星 輪的齒牙左右側(cè)分別承受的彎曲強度不同，嚙合所需齒面漸開線的起始點也不同，而漸開 線起始點的高低直接影響齒輪齒根的圓弧曲率半徑，進而影響齒輪的齒根彎曲強度。
[0003] 傳統(tǒng)的設(shè)計方法不考慮左、右齒面漸開線起始點的差異，設(shè)計的齒形為左、右齒面 及齒根完全對稱，參見GB/T 1356-2001《通用機械和重型機械用圓柱齒輪標(biāo)準(zhǔn)基本齒條齒 廓》，為完全對稱齒廓，因此，為了保證左、右齒面漸開線起始點相同，且具有足夠的漸開線 長度參與嚙合，使得左右齒廓齒根曲線曲率半徑均很小，這進一步降低了中間惰輪或行星 輪的齒根彎曲強度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的第一目的是提供一種非完全對稱漸開線齒輪的加工方法。
[0005] 本發(fā)明的第二目的是提供一種用于非完全對稱漸開線齒輪加工的專用切齒滾刀。
[0006] 本發(fā)明的第三目的在于提供一種通過上述方法所獲得的非完全對稱漸開線齒輪。
[0007] 實現(xiàn)上述第一目的的技術(shù)方案是：一種非完全對稱漸開線齒輪的加工方法，包括 如下步驟：
[0008] 第一步，準(zhǔn)備可用于滾齒的齒坯；
[0009] 第二步，選用專用切齒滾刀；
[0010] 第三步，用專用切齒滾刀滾切齒坯，所述專用切齒滾刀左側(cè)齒廓直線段HI所在的 刀具段滾切齒坯左側(cè)形成端面齒廓QSG的漸開線段QS，所述左側(cè)齒廓的直線段IJ、KL和圓 弧段JK所在的刀具段滾切齒坯左側(cè)形成端面齒廓QSG的齒根曲線SG ;所述右側(cè)齒廓直線 段PO所在的刀具段滾切齒坯右側(cè)形成端面齒廓UTG的漸開線段UT，所述右側(cè)齒廓的ON、ML 和圓弧段匪所在的刀具段滾切齒坯右側(cè)形成端面齒廓UTG的齒根曲線TG ;點S為齒坯端 面齒槽左側(cè)漸開線起始點，dFfl為齒坯端面齒槽左側(cè)漸開線起始點直徑，點T為齒坯端面齒 槽右側(cè)漸開線起始點，dFf2為齒坯端面齒槽右側(cè)漸開線起始點直徑；
[0011] 第四步，對第三步獲得的具有QS、SG、UT、TG端面齒廓的齒坯進行熱處理；
[0012] 第五步，最后磨削齒面使?jié)u開線段QS、漸開線段UT至非完全對稱漸開線齒輪的端 面漸開線段AB、漸開線段FE，形成非完全對稱漸開線齒輪的端面齒槽齒形AB、BG、EG和FE， 此時，點B為所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽左側(cè)的漸開線起始點，db為非完全對稱漸 開線齒輪端面齒槽左側(cè)漸開線起始點直徑，所述點E為所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒 槽的右側(cè)的漸開線起始點，4為非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽右側(cè)漸開線起始點直徑； BG和EG分別為非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽的左、右側(cè)齒根曲線。
[0013] 實現(xiàn)上述第二目的的技術(shù)方案是：一種專用切齒滾刀，
[0014] 所述專用切齒滾刀的軸向齒廓由左側(cè)齒廓和右側(cè)齒廓組成，所述左側(cè)齒廓由直線 段HI、IJ、KL和圓弧段JK組成；所述右側(cè)齒廓由直線段PO、ON、ML和圓弧段NM組成；
[0015] 所述直線段HI與軸線I的夾角為所述左側(cè)齒廓的主切削刃齒形角α ;所述軸I 為對刀時通過被加工齒輪分度圓圓心且垂直于專用切齒滾刀分度線II的軸線；所述直線段 IJ與軸線I的夾角為左側(cè)齒廓的非造型切削刃齒形角βρ α，且β 1= 7°~14° ; 所述圓弧段JK與直線段IJ、KL相切于點J和點K ;直線段KL平行于專用切齒滾刀分度線 II ；
[0016] 所述右側(cè)齒廓的直線段PO與軸線I的夾角為α ;所述直線段ON與軸線I的夾角 為右側(cè)齒廓的非造型切削刃齒形角β2, β2< α，且β 2= 7°~14° ;所述圓弧段匪與 直線段ON、ML相切于點N和點M ;直線段ML平行于專用切齒滾刀分度線II ;
[0017] 所述左側(cè)齒廓具有凸角厚度H1，所述右側(cè)齒廓具有凸角厚度H2，允許H 1^ H2;
[0018] 所述專用切齒滾刀在分度線II上的齒厚為Sn，左側(cè)齒廓在分度線II上的厚度為 Snl，右側(cè)齒廊在分度線II上的厚度Sn2, Sn= S 允許Snl# S Jl2;
[0019] 所述左側(cè)齒廓的圓弧段JK的半徑為R1;右側(cè)齒廓的圓弧段匪的半徑為R 2;0 < R 1 < R2S Rmax，其中Rmax按如下公式計算：
[0020]
其中匕為所述專用切齒滾刀齒頂高。
[0021] 實現(xiàn)上述第三目的的技術(shù)方案是：一種采用上述的方法所獲得的非完全對稱漸開 線齒輪，其端面齒槽齒形包括漸開線段AB、漸開線段EF、齒槽左側(cè)齒根曲線BG和齒槽右側(cè) 齒根曲線GE，所述漸開線段AB和漸開線段EF相對于齒槽的對稱軸線不完全對稱，所述點 A和點F分別是非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽的左、右齒面的齒頂點，所述點B為所述非 完全對稱漸開線齒輪端面齒槽左側(cè)的漸開線起始點，db為非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽 左側(cè)漸開線起始點直徑，所述點E為所述非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽的右側(cè)的漸開線 起始點，4為非完全對稱漸開線齒輪端面齒槽右側(cè)漸開線起始點直徑；所述曲線BG為所述 專用切齒滾刀左側(cè)齒廓的直線段IJ、KL和圓弧段JK所在的刀具段滾切形成的齒根曲線，曲 線GE為所述專用切齒滾刀右側(cè)齒廓的0N、ML和圓弧段NM所在的刀具段滾切形成的齒根曲 線，所述齒槽左側(cè)齒根曲線BG和齒槽右側(cè)齒根曲線GE關(guān)于軸線III不對稱，所述軸線III為非 完全對稱漸開線齒輪的端面齒槽寬V ^ Z所對圓心角的角平分線；
[0022] 當(dāng)db< de時，所述漸開線段AB由漸開線段AE'和漸開線段E'B組成，所述漸開線 段AE'與漸開線段EF關(guān)于軸線III完全對稱；
[0023] 當(dāng)db> de時，所述漸開線段EF由漸開線段EB'和漸開線段FB'組成，所述漸開線 段AB與漸開線段FB'關(guān)于軸線III完全對稱。
[0024] 本發(fā)明的非完全對稱漸開線齒輪齒槽的左右齒廓齒面漸開線起始點和齒根曲線 曲率半徑不同，可根據(jù)左右齒面漸開線起始點的位置設(shè)計不同的左右齒廓齒根曲線曲率半 徑，使齒牙左右側(cè)獲得不同的齒根彎曲強度。
[0025] 本發(fā)明的專用切齒滾刀，在獲得左右齒面不同的漸開線起始點和齒根曲線曲率半 徑的同時，使齒輪左右齒面可以允許不同的磨削量，有利于避免左右齒廓熱處理變形量不 同或左右齒面修形量不同而出現(xiàn)一面磨削量過大產(chǎn)生磨削凸臺，一面磨削量不足而產(chǎn)生漸 開線長度不足的缺陷。
【附圖說明】
[0026] 以下結(jié)合附圖給出的實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。
[0027] 圖1是本發(fā)明采用專用切齒滾刀滾切齒坯時的端面齒形示意圖；
[0028] 圖2是非完全對稱漸開線齒輪的磨齒示意圖；
[0029] 圖3是本發(fā)明的非完全對稱漸開線齒輪的一種端面齒形示意圖；
[0030] 圖4是本發(fā)明的非完全對稱漸開線齒輪的另一種端面齒形示意圖；
[0031] 圖5是本發(fā)明的專用切齒滾刀的軸向齒形示意圖；
[0032] 圖6是專用切齒滾刀軸向齒形的左側(cè)型線；
[0033] 圖7是專用切齒滾刀軸向齒形的右側(cè)型線。
【具體實施方式】
[0034] 如圖1、2、3、4、5、6、7所示，本發(fā)明的一種非完全對稱漸開線齒輪的加工方法，包 括如下步驟：
[0035] 第一步，準(zhǔn)備可用于滾齒的齒坯4 ;
[0036] 第二步，選用專用切齒滾刀3 ;
[0037] 第三步，用專用切齒滾刀3滾切齒坯4,所述專用切齒滾刀3左側(cè)齒廓1直線段HI 所在的刀具段滾切齒坯4左側(cè)形成端面齒廓QSG的漸開線段QS，所述左側(cè)齒廓1的直線段 IJ、KL和圓弧段JK所在的刀具段滾切齒坯4左側(cè)形成端面齒廓QSG的齒根曲線SG ;所述右 側(cè)齒廓2直線段PO所在的刀具段滾切齒坯4右側(cè)形成端面齒廓UTG的漸開線段UT，所述右 側(cè)齒廓2的ON、ML和圓弧段匪所在的刀具段滾切齒坯4右側(cè)形成端面齒廓UTG的齒根曲 線TG ;點S為齒還4端面齒槽左側(cè)漸開線起始點，dFfl為齒還4端面齒槽左側(cè)漸開線起始點 直徑，點T為齒坯4端面齒槽右側(cè)漸開線起始點，dFf2為齒坯4端面齒槽右側(cè)漸開線起始點 直徑；
[0038] 第四步，對第三步獲得的具有QS、SG、UT、TG端面齒廓的齒坯4進行熱處理；
[0039] 第五步，最后磨削齒面使?jié)u開線段QS、漸開線段UT至非完全對稱漸開線齒輪5的 端面漸開線段AB、漸開線段FE，形成非完全對稱漸開線齒輪5的端面齒槽齒形AB、BG、EG和 FE，此時，點B為所述非完全對稱漸開線齒輪5端面齒槽左側(cè)的漸開線起始點，db為非完全 對稱漸開線齒輪5端面齒槽左側(cè)漸開線起始點直徑，所述點E為所述非完全對稱漸開線齒 輪5端面齒槽的右側(cè)的漸開線起始點，為非完全對稱漸開線齒輪5端面齒槽右側(cè)漸開線 起始點直徑；BG和EG分別為非完全對稱漸開線齒輪5端面齒槽的左、右側(cè)齒根曲線。
[0040] 如圖5、6、7所示，本發(fā)明的一種專用切齒滾刀，