专利名称：一种齿向修形的滚齿加工工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种齿轮的齿形加工工艺，特别涉及一种相对很大的齿向修形的滚齿工艺。
背景技术：
随着现代工业的发展及数学理论的推动，齿轮传动系统正在向高速重载小体积低重量方向发展。为了适应齿轮传动系统发展的需求，有时设计的齿轮要求具有相对很大的齿向修形，特别左右齿面不对称的齿向修形。这种齿轮如果采用传统的滚齿加磨齿的工艺方法，在磨齿后轮齿修形量大的地方会出现设计上绝对不允许存在的缺点。这些缺点是(1)齿根有台阶；(2)有效硬化层深度不够；(3)齿面硬度不够。他们对齿轮的正常运行寿命等各方面都具有极大的危害性。很显然，传统的滚齿加磨齿的制造工艺已无法满足先进的齿轮设计要求。
目前，对于这种齿轮，通常采取以下几种方法(1)加大滚刀的凸台量；(2)磨齿后保留磨齿台阶；(3)磨齿根。采用第1种加工方法会缩短齿轮的有效啮合线长度，降低齿轮的啮合重合度，达不到设计要求；采用第2或3种加工方法会严重影响齿轮的设计寿命。
发明内容
本发明的目的在于提供一种齿向修形的滚齿加工工艺，该滚齿加工工艺可以克服传统的滚齿加工工艺在加工大的齿向修形时所存在齿根有台阶、有效硬化层深度不够和齿面硬度不够等缺点，能够满足现代先进的齿轮设计要求。
按照本发明提供的技术方案，齿向修形的滚齿加工工艺包括a、按滚齿图纸要求，利用滚齿机将齿轮滚齿加工至该齿轮的齿宽两端面的检测点A或者检测点D，其中，检测点A位于形成齿轮槽的齿面F与齿轮的一个端面E的交线与齿轮的分度圆H的交点，检测点D位于形成齿轮槽的齿面F与齿轮的另一个端面G的交线与齿轮的分度圆H的交点；b、以CB线的实际螺旋角和齿轮、滚齿机参数，根据滚齿机差动机构算出差动挂轮的角度t；其中，C为对应于检测点D所在端面G修形后的理论点，B为从检测点A到检测点D的连线上设定的一个开始修形点；实际螺旋角为β±Δβ，Δβ＝atan(x1/b1)，并以齿厚的减薄趋势选用Δβ的正负号，x1为理论点C的修形量，b1为开始修形点B到对应于检测点D所在端面G的距离，CB线是齿面上分度圆H沿齿向方向的一根理论线；图中的b2为齿宽长度。
c、松开差动挂轮，拨住挂轮角度t，以模拟滚齿加工小螺旋角齿轮时的差动，然后从端面修形后的理论点C走到开始修形点B，或者从开始修形点B走到端面修形后的理论点C。
重复步骤b和步骤c，滚齿加工出图纸要求的其他修形点。
这一方法可以在普通滚齿机上用手动拨住差动机构(即差动挂轮)实现，也可以通过改装滚齿机，以数控的方法控制差动机构(即差动挂轮)来实现，但基本原理都是一样的。
本发明的优点是对于相对大修形的齿轮，传统滚齿工艺只是按常规的滚齿方法滚到公法线要求，然后到磨齿时再直接磨出图纸的要求(齿向修形)，从而导致上面提到加工缺陷。而采用改进后的本工艺即滚齿时就齿向修形，在齿向的大修形部分事先滚齿加工掉一些余量(x1)，减少了此部位的磨齿余量，从而避免了磨齿后传统工艺所出现的缺陷，很好的达到齿轮设计的要求齿向达到了图纸要求，齿根也没有产生凸台，齿面硬度差也比较均匀，有效硬化层深度和齿面硬度均符合齿轮行业标准。
图1为齿向修形齿轮的滚齿加工示意图。
图2为一模数为10，齿数为20的小齿轮的滚齿图纸的具体要求。
图3为齿向修形的立体参考图。
具体实施例方式
齿向修形的滚齿加工工艺包括a、按滚齿图纸要求，按滚齿图纸要求将齿轮坯的外径滚齿到齿轮的公法线上差或超过上差一段距离；再利用滚齿机将齿轮滚齿加工至该齿轮的齿宽两端面的检测点A或者检测点D，其中，检测点A位于形成齿轮槽的齿面F与齿轮的一个端面E的交线与齿轮的分度圆H的交点，检测点D位于形成齿轮槽的齿面F与齿轮的另一个端面G的交线与齿轮的分度圆H的交点；b、以CB线的实际螺旋角和齿轮、滚齿机参数，根据滚齿机差动机构算出差动挂轮的角度t；其中，C为对应于检测点D所在端面G修形后的理论点，B为从检测点A到检测点D的连线上设定的一个开始修形点；
CB线实际的螺旋角β实按以下公式计算β实＝β±Δβ(I)式(I)中，β为加工图纸中已知的齿轮螺旋角；Δβ＝atan(x1/b1)，以齿厚减薄趋势选用正负号，x1为图纸中某一理论修形点C的修形量，b1为齿宽之间某一开始修形点B到理论修形点C所在端面的距离。CB线是轮齿面上分度圆沿齿向方向的一根理论线，实际上这根线是空间三维线，但是为了描述方便，工程上把它简化为不考虑实际螺旋角影响的二维曲线了；c、松开差动挂轮，拨住挂轮角度t(拨动差动机构，使差动机构保持一定的角度t)，以模拟滚齿加工小螺旋角齿轮时的差动，然后从端面修形后的理论点C走到位于齿宽之间的某一开始修形点B，或者从位于齿宽之间的某一开始修形点B走到端面修形后的理论点C。
如中间还有其他的修形点，重复步骤b～c，滚出其他的修形点。
依此类推，还可以加工出齿轮另一端面的齿向修形，直至达到滚齿要求。
现用一模数为10，齿数为20的小齿轮为例来加以说明，图纸齿向修形如图2所示。图纸从A点和D点都有修形的要求，特别在D点修形量已经到0.18～0.30mm。单边磨削量0.2～0.3左右，留磨滚刀的凸台量要到0.45。现对C2点修形滚齿步骤如下1、按滚齿图纸要求滚到公法线上差；2、从A点走到D点，松开差动挂轮，拨住挂轮一定的角度，使得轮齿面螺旋角Δβ约等于10’(atan((0.18+0.30)/2/80)。(为了加工后尺寸让质检人员检查合格，一般走刀按中差计算，但是都偏于保守去加工，以便于返修，下面结果可以看出)然后走到C2点，使得C2点位移达到图纸的要求；3、用同样的方法滚出A点的修形C1点，最终达到图纸要求。
上述齿轮按照本发明的新型滚齿工艺加工后，再进行常规的磨齿加工。经综合检查，不仅齿向达到了图纸要求，而且齿根也没有产生凸台，单齿面硬度差也比较均匀，有效硬化层深度和大削边处齿面硬度均符合齿轮行业标准，从而克服了传统的滚齿工艺所存在的缺点。此方法目前已经应用到实际生产中，产生了非常好的经济效益。
权利要求
1.一种齿向修形的滚齿加工工艺，包括a、按滚齿图纸要求，利用滚齿机将齿轮滚齿加工至该齿轮的齿宽两端面的检测点(A)或者检测点(D)，其中，检测点(A)位于形成齿轮槽的齿面(F)与齿轮的一个端面(E)的交线与齿轮的分度圆(H)的交点，检测点(D)位于形成齿轮槽的齿面(F)与齿轮的另一个端面(G)的交线与齿轮的分度圆(H)的交点；b、以(CB)线的实际螺旋角和齿轮、滚齿机参数，根据滚齿机差动机构算出差动挂轮的角度(t)；其中，(C)为对应于检测点(D)所在端面(G)修形后的理论点，(B)为从检测点(A)到检测点(D)的连线上设定的一个开始修形点；实际螺旋角为β±Δβ，Δβ＝atan(x1/b1)，并以齿厚的减薄趋势选用Δβ的正负号，x1为理论点(C)的修形量，b1为开始修形点(B)到对应于检测点(D)所在端面(G)的距离，(CB)线是齿面上分度圆(H)沿齿向方向的一根理论线；c、松开差动挂轮，拨住挂轮角度(t)，以模拟滚齿加工小螺旋角齿轮时的差动，然后从端面修形后的理论点(C)走到开始修形点(B)，或者从开始修形点(B)走到端面修形后的理论点(C)。
2.如权利要求1所述的齿向修形的滚齿加工工艺，其特征是重复步骤b和步骤c，滚齿加工出图纸要求的其他修形点。
全文摘要
本发明涉及一种齿轮的齿形加工工艺，特别涉及一种相对很大的齿向修形的滚齿工艺。按照本发明提供的技术方案，齿向修形的滚齿加工工艺包括a.按滚齿图纸要求，利用滚齿机将齿轮滚齿加工至该齿轮的齿宽两端面的检测点A或者检测点D；b.以CB线的实际螺旋角和齿轮、滚齿机参数，根据滚齿机差动机构算出差动挂轮的角度t；c.松开差动挂轮，拨住挂轮角度t，以模拟滚齿加工小螺旋角齿轮时的差动，然后从端面修形后的理论点C走到开始修形点B。该滚齿加工工艺可以克服传统的滚齿加工工艺在加工大的齿向修形时所存在齿根有台阶、有效硬化层深度不够和齿面硬度不够等缺点，能够满足现代先进的齿轮设计要求。
文档编号B23F5/00GK101085480SQ20071002397
公开日2007年12月12日 申请日期2007年7月2日 优先权日2007年7月2日
发明者吴国庆, 吴刚, 徐康琪 申请人:中国南车集团戚墅堰机车车辆工艺研究所