一种齿向修形的铣齿方法与流程

1.本发明涉及齿轮加工方法领域，特别是涉及一种齿向修形的铣齿方法。


背景技术：

2.机械行业齿轮加工的发展趋势是精度越来越高,功率密度越来越高，结构越来越复杂，例如：带有复杂的修缘修向，同时实现低刚度高强度、实现高功率密度的要求。
3.高精度的齿轮件一般是以滚齿或铣齿为粗加工，以磨齿为精加工，最终满足设计的结构要求，然而，过大的修缘修向，尤其是修向，在粗加工中如果不预加工出来，会对渗碳淬火后的磨齿工序带来种种不良后果；其一，增加了价格高昂的磨齿时间，大幅度提高了制造成本；其二，在轮齿上中下各截面上磨削余量的不均，会影响渗碳淬火后的成品硬化深度，造成各截面承载能力的差异；其三，上中下各截面的磨削余量差异，会对齿根过渡曲线部分形成不同齿根效果，一些截面正常过渡，一些截面形成凸台，影响齿根弯曲强度，增加了轮齿断齿风险。
4.现有技术，一般采用铣齿时铣刀径向加深的工作方法加工出左右对称的修向，然而，现有技术中的方法，只能加工左右修向对称的轮齿，而且，采用现有的方式加工而成的齿根圆，直径不统一，导致齿轮上的各轮齿的强度不均匀，使用效果差。
5.因此，如何有效齿轮的承载能力和性能一致性，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种齿向修形的铣齿方法，用于提高轮齿的齿面承载能力与齿根弯曲强度的一致性。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
8.一种齿向修形的铣齿方法，用于加工齿轮的轮齿，所述轮齿的左右两侧分别为第一齿面和第二齿面；包括以下步骤：
9.齿坯锻制；齿坯粗加工；齿坯铣齿；渗碳淬火；精加工基准；磨齿加工，获得成品齿轮；
10.其中，所述步骤齿坯铣齿包括：
11.获取齿轮螺旋角以及所述轮齿的齿宽、第一齿面修向深度和第二齿面修向深度；
12.根据所述齿轮螺旋角、所述齿宽、所述第一齿面修向深度和所述第二齿面修向深度，计算第一齿面修向螺旋角和第二齿面修向螺旋角；
13.根据所述第一齿面修向螺旋角，对所述轮齿的第一齿面进行铣齿加工，并保留目标余量；
14.根据所述第二齿面修向螺旋角，对所述轮齿的第二齿面进行铣齿加工。
15.优选地，所述步骤根据所述第二齿面修向螺旋角，对所述轮齿的第二齿面进行铣齿加工之前，还包括：
16.获取所述齿轮的分度圆直径；
17.根据所述分度圆直径、所述第一齿面修向深度和所述第二齿面修向深度计算目标角度；
18.将所述齿轮旋转所述目标角度。
19.优选地，所述步骤将所述齿轮旋转所述目标角度包括：将承载有所述齿轮的工作台旋转所述目标角度。
20.优选地，所述目标角度α据公式(1)计算获得：
[0021][0022]
其中：k为分度圆直径，c为第一齿面修向深度，e为第二齿面修向深度。
[0023]
优选地，所述目标余量m＝(c+e)/2+(0.8～1.2)mm，其中c为第一齿面修向深度，e为第二齿面修向深度。
[0024]
优选地，所述第一齿面修向深度与所述第二齿面修向深度的数值不同。
[0025]
优选地，所述第一齿面修向螺旋角β1，根据公式(2)计算获得:
[0026][0027]
其中：b为齿宽，c为第一齿面修向深度，β为齿轮螺旋角，n＝1。
[0028]
优选地，所述第二齿面修向螺旋角β2，根据公式(3)计算获得:
[0029][0030]
其中：b为齿宽，e为第二齿面修向深度，β为齿轮螺旋角，n＝2。
[0031]
本发明所提供的齿向修形的铣齿方法，用于加工齿轮的轮齿，所述轮齿的左右两侧分别为第一齿面和第二齿面；包括以下步骤：齿坯锻制；齿坯粗加工；齿坯铣齿；渗碳淬火；精加工基准；磨齿加工，获得成品齿轮；其中，所述步骤齿坯铣齿包括：获取齿轮螺旋角以及所述轮齿的齿宽、第一齿面修向深度和第二齿面修向深度；根据所述齿轮螺旋角、所述齿宽、所述第一齿面修向深度和所述第二齿面修向深度，计算第一齿面修向螺旋角和第二齿面修向螺旋角；根据所述第一齿面修向螺旋角，对所述轮齿的第一齿面进行铣齿加工，并保留目标余量；根据所述第二齿面修向螺旋角，对所述轮齿的第二齿面进行铣齿加工。本发明所提供的齿向修形的铣齿方法，利用所述齿轮螺旋角、所述齿宽、所述第一齿面修向深度和所述第二齿面修向深度的数据，分别对所述第一齿面的第一齿面修向螺旋角和第二齿面的第二齿面修向螺旋角进行计算，从而在齿坯铣齿的粗加工阶段，使得轮齿的上中下不同截面预加工出相同的留磨量和相同的齿根挖根量，从而保证渗碳淬火工艺后，在磨齿加工工序中，所述轮齿的上中下不同截面拥有基本相同的磨削余量，保证在磨齿后，所述轮齿各截面的硬化层深一致，齿根过渡曲线形貌一致，最终实现所述轮齿的齿面承载能力与齿根弯曲强度一致。
[0032]
在一种优选实施方式中，所述第一齿面修向深度与所述第二齿面修向深度的数值不同。也就是说，该方法主要针对第一齿面和第二齿面不对称的轮齿的加工，通过将大修向齿轮看成第一齿面和第二齿面拥有不同螺旋角的方式，对第一齿面修向深度与所述第二齿
面修向深度分别计算，并分别对第一齿面和第二齿面进行加工，从而保证磨削余量的一致性，进而保证性能的一致性。
附图说明
[0033]
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0034]
图1为本发明所提供的齿向修形的铣齿方法一种具体实施方式的流程图；
[0035]
图2为图1所示的铣齿方法中齿坯铣齿步骤一种具体实施方式的流程图；
[0036]
图3为采用本发明所提供的齿向修形的铣齿方法所加工的齿轮的截面图；
[0037]
图4为采用本发明所提供的齿向修形的铣齿方法所加工的齿轮中轮齿的截面图；
[0038]
其中：1-齿轮；2-轮齿；21-第一齿面；22-第二齿面。
具体实施方式
[0039]
本发明的核心是提供一种齿向修形的铣齿方法，能够显著提高轮齿性能的一致性，保证使用效果稳定、可靠。
[0040]
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
[0041]
请参考图1至图4，图1为本发明所提供的齿向修形的铣齿方法一种具体实施方式的流程图；图2为图1所示的铣齿方法中齿坯铣齿步骤一种具体实施方式的流程图；图3为采用本发明所提供的齿向修形的铣齿方法所加工的齿轮的截面图；图4为采用本发明所提供的齿向修形的铣齿方法所加工的齿轮中轮齿的截面图。
[0042]
在该实施方式中，用于加工齿轮1的轮齿2，即在圆柱形结构的齿坯上加工出轮齿2，所述轮齿2的左右两侧分别为第一齿面21和第二齿面22，齿轮1的其他结构可以参考现有技术。
[0043]
该齿向修形的铣齿方法包括以下步骤：
[0044]
步骤s1：齿坯锻制；
[0045]
步骤s2：齿坯粗加工；
[0046]
步骤s3：齿坯铣齿；
[0047]
步骤s4：渗碳淬火；
[0048]
步骤s5：精加工基准；
[0049]
步骤s6：磨齿加工，获得成品齿轮1；
[0050]
其中，所述步骤s3：齿坯铣齿，包括：
[0051]
步骤s31：获取齿轮螺旋角以及所述轮齿2的齿宽、第一齿面修向深度和第二齿面修向深度；
[0052]
步骤s32：根据所述齿轮螺旋角、所述齿宽、所述第一齿面修向深度和所述第二齿面修向深度，计算第一齿面修向螺旋角和第二齿面修向螺旋角；
[0053]
步骤s33：根据所述第一齿面修向螺旋角，对所述轮齿2的第一齿面21进行铣齿加
工，并保留目标余量；
[0054]
步骤s34：根据所述第二齿面修向螺旋角，对所述轮齿2的第二齿面22进行铣齿加工。
[0055]
具体的，该铣齿方法主要针对大修向的轮齿2，即针对齿向修形尺寸较大的轮齿2加工，并将轮齿2看成具有第一齿面修向螺旋角β1的第一齿面21与具有第二齿面修向螺旋角β2的第二齿面22组成，从而用不同螺旋角铣削第一齿面21和第二齿面22，使得两个齿面在铣齿加工后所保留的磨削余量一致。
[0056]
本发明所提供的齿向修形的铣齿方法，利用所述齿轮螺旋角、所述齿宽、所述第一齿面修向深度和所述第二齿面修向深度的数据，分别对所述第一齿面21的第一齿面修向螺旋角和第二齿面22的第二齿面修向螺旋角进行计算，从而在齿坯铣齿的粗加工阶段，使得轮齿2的上中下不同截面预加工出相同的留磨量和相同的齿根挖根量，从而保证渗碳淬火工艺后，在磨齿加工工序中，所述轮齿2的上中下不同截面拥有基本相同的磨削余量，保证在磨齿后，所述轮齿2各截面的硬化层深一致，齿根过渡曲线形貌一致，最终实现所述轮齿2的齿面承载能力与齿根弯曲强度一致。
[0057]
在一些实施方式中，所述步骤根据所述第二齿面修向螺旋角，对所述轮齿2的第二齿面22进行铣齿加工之前，还包括：
[0058]
获取所述齿轮1的分度圆直径；
[0059]
根据所述分度圆直径、所述第一齿面修向深度和所述第二齿面修向深度计算目标角度；
[0060]
将所述齿轮1旋转所述目标角度。
[0061]
具体的，利用齿轮1的分度圆直径，计算目标角度，在加工完轮齿2的第一齿面21后，仅需要将齿轮1转动目标角度即可，精度高，方便控制。
[0062]
在一些实施方式中，所述步骤将所述齿轮1旋转所述目标角度包括：将承载有所述齿轮1的工作台旋转所述目标角度。
[0063]
在一些实施方式中，所述目标角度α根据公式(1)计算获得：
[0064][0065]
其中：k为分度圆直径，c为第一齿面修向深度，e为第二齿面修向深度。
[0066]
在一些实施方式中，所述目标余量m＝(c+e)/2+(0.8～1.2)mm，其中c为第一齿面修向深度，e为第二齿面修向深度；具体的，通过保证第二齿面22有足够的余量进行铣削，该目标余量以铣齿公法线为依据进行选择。
[0067]
在一些实施方式中，所述第一齿面修向深度与所述第二齿面修向深度的数值不同。也就是说，该方法主要针对第一齿面21和第二齿面22不对称的轮齿2的加工，通过将大修向齿轮1看成第一齿面21和第二齿面22拥有不同螺旋角的方式，对第一齿面修向深度与所述第二齿面修向深度分别计算，并分别对第一齿面21和第二齿面22进行加工，从而保证磨削余量的一致性，进而保证性能的一致性。
[0068]
在一些实施方式中，所述第一齿面修向螺旋角β1，根据公式(2)计算获得:
[0069][0070]
其中：b为齿宽，c为第一齿面修向深度，β为齿轮螺旋角，n＝1。
[0071]
在一些实施方式中，所述第二齿面修向螺旋角β2，根据公式(3)计算获得:
[0072][0073]
其中：b为齿宽，e为第二齿面修向深度，β为齿轮螺旋角，n＝2。
[0074]
在一种具体实施例中，在进行齿坯铣齿时，先铣第一齿面修向螺旋角β1，然后铣第二齿面修向螺旋角β2，为了在铣削第二齿面22的时候，有足有的余量，铣削第一齿面21必须留有足有的目标余量m，优选为m＝(c+e)/2+0.1mm，在完成第一齿面21的铣削加工后，需要工作台旋转预设角度α，然后进行第二齿面22的铣削加工。
[0075]
该铣齿方法通过铣一个齿面的螺旋角进行开齿，再通过旋转工作台，单面铣另一个齿面的螺旋角，从而实现在铣齿工序中加工出具有第一齿面修向螺旋角和第二齿面修向螺旋角的齿轮1；齿坯铣齿和磨齿加工后，渗碳层深更均匀，并且磨齿余量更少；齿根圆深度一致，齿根圆角保持一直，齿轮1进行啮合时，齿根应力能够更好的均匀统一。
[0076]
以上对本发明所提供的齿向修形的铣齿方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

技术特征：
1.一种齿向修形的铣齿方法，用于加工齿轮的轮齿，所述轮齿的左右两侧分别为第一齿面和第二齿面；其特征在于，包括以下步骤：齿坯锻制；齿坯粗加工；齿坯铣齿；渗碳淬火；精加工基准；磨齿加工，获得成品齿轮；其中，所述步骤齿坯铣齿包括：获取齿轮螺旋角以及所述轮齿的齿宽、第一齿面修向深度和第二齿面修向深度；根据所述齿轮螺旋角、所述齿宽、所述第一齿面修向深度和所述第二齿面修向深度，计算第一齿面修向螺旋角和第二齿面修向螺旋角；根据所述第一齿面修向螺旋角，对所述轮齿的第一齿面进行铣齿加工，并保留目标余量；根据所述第二齿面修向螺旋角，对所述轮齿的第二齿面进行铣齿加工。2.根据权利要求1所述的齿向修形的铣齿方法，其特征在于，所述步骤根据所述第二齿面修向螺旋角，对所述轮齿的第二齿面进行铣齿加工之前，还包括：获取所述齿轮的分度圆直径；根据所述分度圆直径、所述第一齿面修向深度和所述第二齿面修向深度计算目标角度；将所述齿轮旋转所述目标角度。3.根据权利要求2所述的齿向修形的铣齿方法，其特征在于，所述步骤将所述齿轮旋转所述目标角度包括：将承载有所述齿轮的工作台旋转所述目标角度。4.根据权利要求2所述的齿向修形的铣齿方法，其特征在于，所述目标角度α根据公式(1)计算获得：其中：k为分度圆直径，c为第一齿面修向深度，e为第二齿面修向深度。5.根据权利要求1所述的齿向修形的铣齿方法，其特征在于，所述目标余量m＝(c+e)/2+(0.8～1.2)mm，其中c为第一齿面修向深度，e为第二齿面修向深度。6.根据权利要求1所述的齿向修形的铣齿方法，其特征在于，所述第一齿面修向深度与所述第二齿面修向深度的数值不同。7.根据权利要求1至6任意一项所述的齿向修形的铣齿方法，其特征在于，所述第一齿面修向螺旋角β1，根据公式(2)计算获得:其中：b为齿宽，c为第一齿面修向深度，β为齿轮螺旋角，n＝1。8.根据权利要求7所述的齿向修形的铣齿方法，其特征在于，所述第二齿面修向螺旋角β2，根据公式(3)计算获得:其中：b为齿宽，e为第二齿面修向深度，β为齿轮螺旋角，n＝2。

技术总结
本发明公开了一种齿向修形的铣齿方法，包括以下步骤：齿坯锻制；齿坯粗加工；齿坯铣齿；渗碳淬火；精加工基准；磨齿加工，获得成品齿轮；其中，步骤齿坯铣齿包括：获取齿轮螺旋角以及轮齿的齿宽、第一齿面修向深度和第二齿面修向深度；根据齿轮螺旋角、齿宽、第一齿面修向深度和第二齿面修向深度，计算第一齿面修向螺旋角和第二齿面修向螺旋角；根据第一齿面修向螺旋角，对轮齿的第一齿面进行铣齿加工，并保留目标余量；根据第二齿面修向螺旋角，对轮齿的第二齿面进行铣齿加工。本发明所提供的铣齿方法，在磨齿后，轮齿各截面的硬化层深一致，齿根过渡曲线形貌一致，最终实现轮齿的齿面承载能力与齿根弯曲强度一致。力与齿根弯曲强度一致。力与齿根弯曲强度一致。


技术研发人员：施洋洋 张琰 郑捷 崔士莉 黄光磊 王冬琼 漆正军
受保护的技术使用者：重庆齿轮箱有限责任公司
技术研发日：2023.06.29
技术公布日：2023/8/13