本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備制造領(lǐng)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(shù)：

在剃齒加工機(jī)床上，使用剃齒刀對工件齒輪的輪齒漸開線表面進(jìn)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(cè)隙的螺旋齒輪嚙合，盤形剃齒刀可以認(rèn)為是一個圓柱齒輪，切削時經(jīng)過滾齒或插齒加工的齒輪工件裝夾在心軸上，頂在機(jī)床工作臺上的兩頂尖之間，工件可以自由轉(zhuǎn)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(diǎn)接觸，隨著齒輪的旋轉(zhuǎn)，接觸點(diǎn)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(jīng)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(jìn)行剃削。齒輪工件與剃齒刀嚙合旋轉(zhuǎn)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(jī)械的聯(lián)系，互相之間自由旋轉(zhuǎn)，這也是剃齒與其它齒輪加工方法顯著區(qū)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(zhuǎn)著，刀具和齒輪齒面在齒高方向和軸向產(chǎn)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(gòu)成刀具齒面，用齒輪磨床進(jìn)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(jìn)行齒面精加工。剃齒刀齒側(cè)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(cè)切削刃分別具有正、負(fù)前腳或零前角，剃齒刀切削工件時，它的齒側(cè)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(chǎn)生擠壓現(xiàn)象，因此剃齒是一個在滑移運(yùn)動中產(chǎn)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(jīng)常遇見的問題，使得齒輪的嚙合平穩(wěn)性變差、嚙合噪音變大，從而嚴(yán)重影響了齒輪使用性能，直至影響整機(jī)的性能。這一問題與剃齒方法本身有較大關(guān)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(xiàn)不同程度的下凹現(xiàn)象。當(dāng)然，造成剃后齒形中凹的機(jī)理很復(fù)雜，產(chǎn)生的原因也是多種多樣的，產(chǎn)生剃齒中凹現(xiàn)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(fā)生較大的變動所致。

在實(shí)際生產(chǎn)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(jìn)行測量，檢測出被剃后的齒輪齒形中凹曲線，根據(jù)測量曲線設(shè)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(jìn)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(shù)據(jù)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(jīng)驗的試剃方法，通過測量出齒輪的齒形偏差，再根據(jù)齒形偏差的形狀和大小與制定的齒形修正曲線進(jìn)行修正，經(jīng)過多次反復(fù)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(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)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(jié)圓部份進(jìn)行修凹，以彌補(bǔ)剃齒加工時，齒輪零件產(chǎn)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(jìn)行反切削，使剃齒刀的齒面出現(xiàn)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(xiàn)象；修形步驟：一是定制齒輪式金剛石修整輪，修整輪的齒數(shù)根據(jù)齒輪產(chǎn)品具體的模數(shù)和齒數(shù)來選擇；二是將齒輪式金剛石修整輪裝在剃齒機(jī)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(jìn)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(jìn)行氮化處理；上述方法所采用金剛石修整輪的形狀與產(chǎn)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(jīng)過本發(fā)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(xiàn)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(biāo)準(zhǔn)漸開線剃齒刀剃出的齒輪會產(chǎn)生“齒形中凹”這一工藝難題，本發(fā)明思路具有突破性，將這一缺陷由產(chǎn)品齒輪主動轉(zhuǎn)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(jī)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(jìn)行反切削，這是一種隨機(jī)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(xiàn)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(xiàn)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(dú)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(dá)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(jìn)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(jīng)濟(jì)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(shí)施方式

本發(fā)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(chǎn)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(jié)圓周圍進(jìn)行修凹，見圖1、3，使用刀齒節(jié)圓中凹的剃齒刀再加工工件齒輪，消除“剃齒中凹”問題，實(shí)施步驟如下：

步驟一：設(shè)計齒輪式金剛石的修整輪1，修整輪是標(biāo)準(zhǔn)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(yè)的生產(chǎn)廠家定制，修整輪1的齒數(shù)根據(jù)生產(chǎn)齒輪產(chǎn)品具體的模數(shù)和齒數(shù)來選擇，一般同一種模數(shù)根據(jù)齒數(shù)范圍平均分成小、中、大三段，每一段選取本段中間齒數(shù)作為金剛石修整輪1齒數(shù)，加工這一段齒數(shù)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(shù)為3的齒輪，齒數(shù)范圍是10-100，選擇定制齒數(shù)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(shù)的金剛石修整輪1裝在剃齒機(jī)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(jìn)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(jìn)行檢查，直到中凹修形達(dá)到要求為止。

步驟三：對修形后的剃齒刀3進(jìn)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(jīng)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(xiàn)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(jīng)濟(jì)效益。

當(dāng)基體輪的精度較高時，齒形精度經(jīng)修形可達(dá)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。