CN110471365A - 一种鼓形花键加工方法 - Google Patents
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Abstract
一种鼓形花键加工方法，包括步骤：设定鼓形花键工件的各参数分别为：齿顶圆直径为da,齿根圆直径为df，齿根中心圆弧半径R＝root，斜边夹角angle＝α，斜边长度length＝L，滚刀径向切入刚好与鼓形花键工件大径接触时的机床坐标N，定义为对刀点，该N点是调试时滚刀处于工件齿向方向中心；确定切入点A，在进刀方向作一个直径为RX的圆并通过切入点A，然后再分别以滚刀直径作出与鼓形花键工件的齿根形状相切的5个圆，该5个圆的圆心位置为滚刀滚切过程中的关键位置，根据设定好的参数进行滚刀加工。本发明通用性强，更换零件类型时，操作方便，节省时间。
Description
技术领域
本发明属于齿轮加工技术领域，具体地说是一种齿向鼓形定义在齿轮的齿根上的鼓形花键的加工方法。
背景技术
鼓形花键是沿齿根方向呈鼓状凸起的一种特殊的花键，常用在鼔形齿式联轴器中。鼔形齿式联轴器与直齿式联轴器最大的区别在于传递扭矩的同时可实现交错轴传动。具有承载能力强、安装方便、传动效率高等特点，同时对径向、轴向和角向等安装误差具有一定的补偿修正能力。
按齿根形状分类，常见的鼔形花键有3种：①圆弧型,如图1示；②夹角型，如图2示；③混合型，如图3示，混合型为圆弧形与夹角型的组合。鼔形花键一般使用高精度数控滚齿机进行齿形加工，精度可达IT6-IT7。滚齿时，主运动为滚刀旋转，进给运动可视为滚刀外径沿工件齿根作纯滚动，此时滚刀轴心在机床X-Z平面上的运动轨迹即为编写滚齿程序的进给轨迹。
传统的鼓形花键通常是采用作图法确定加工坐标，从加工误差修正上看，原使用坐标法加工时，零件的精度完全依靠刀具及机床精度来保证。出现误差时，只能通过对刀具及机床的精度修复进行调整而无法通过变更程序进行预补偿。因为检测数据无法精准的指导程序调整方向，只能从趋势上进行尝试，具有较大的盲目性。
发明内容
为了解决上述的技术问题，本发明提供了一种鼓形花键加工方法，通用性强，更换零件类型时，操作方便，节省时间。
为了解决上述技术问题，本发明采取以下技术方案：
一种鼓形花键加工方法，包括以下步骤：
参数定义，设定鼓形花键工件的各参数分别为：齿顶圆直径为da,齿根圆直径为df，齿根中心圆弧半径R＝root，斜边夹角angle＝α，斜边长度length＝L，滚刀径向切入刚好与鼓形花键工件大径接触时的机床坐标 N，定义为对刀点，标记为N(X，Z)，该N点是调试时滚刀处于工件齿向方向中心，滚刀直径为RX；
确定切入点A，在进刀方向作一个直径为RX的圆并通过切入点A，然后再分别以直径RX作出与鼓形花键工件的齿根形状相切的5个圆，该5 个圆的圆心位置为滚刀滚切过程中的关键位置，分别为B、C、M、D、E，将各个圆心点联结起来，BC段和DE段分别形成斜边直线段，CM和MD分别形成斜边圆弧段，圆心A与圆心B之间的距离为滚刀的切入距离AB＝L’，其中da-df＝h，
计算得到各个圆心的坐标，Mx＝X-h，Mz＝Z，即M(X-h，Z)；Cx＝X-h- (R-R*cosα)，Cz＝Z+R*sinα，即C(X-h-R+R*cosα，Z+R*sinα)；Dx＝ X-h-(R-R*cosα)，Dz＝Z-R*sinα，即D(X-h-R+R*cosα，Z-R*sinα)； Bx＝Cx-L*sinα，Bz＝Cz+L*cosα，即B(X-h-R+R*cosα-L*sinα，Z+R*s inα+L*cosα)；Ex＝Dx-L*sinα，Ez＝Dz-L*cosα，即E(X-h-R+R*cos α-L*sinα，Z-R*sinα-L*cosα)；Ax＝Bx+L’*cosα，Az＝Bz+L’*sin α，即A(X-h-R+R*cosα-L*sinα+L’*cosα，Z+R*sinα+L*cosα+ L’*sinα)；
按照设定的各个圆心的坐标，带动滚刀以直径RX进行滚切，完成加工。
所述L’的数值以快速进刀时滚刀刀具不会与工件碰撞为标准。
所述方法还包括以下步骤：
所述斜边圆弧段的半径调整为0时即变为夹角型鼔形齿的滚齿加工；斜边直线段的长度调整为0即变为圆弧型鼔形齿的滚齿加工。
所述圆心点B、C、M、D、E联结后，M点位于中心位置，并且斜边直线段BC的夹角与斜边直线段DE的夹角相同。
所述圆心点B、C、M、D、E联结后，M点位于非中心位置，并且斜边直线段BC的夹角与斜边直线段DE的夹角不相同。
本发明通用性强，更换零件类型时，操作方便，节省时间。
附图说明
图1为圆弧型鼓形花键；
图2为夹角型鼓形花键；
图3为混合型鼓形花键；
图4为工件定义示意图；
图5为实例示意图；
图6为本发明中滚切点联线示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的特征、技术手段以及所达到的具体目的、功能，下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
本发明揭示了一种鼓形花键加工方法，包括以下步骤：
参数定义，如图4所示，设定鼓形花键工件的各参数分别为：齿顶圆直径为da,齿根圆直径为df，齿根中心圆弧半径R＝root，斜边夹角angle＝α，斜边长度length＝L，滚刀径向切入刚好与鼓形花键工件大径接触时的机床坐标N，定义为对刀点，标记为N(X，Z)，该N点是调试时滚刀处于工件齿向方向中心，滚刀直径为RX。
确定切入点A，在进刀方向作一个直径为RX的圆并通过切入点A，然后再分别以直径RX作出与鼓形花键工件的齿根形状相切的5个圆，该5 个圆的圆心位置为滚刀滚切过程中的关键位置，分别为B、C、M、D、E，将各个圆心点联结起来，BC段和DE段分别形成斜边直线段，CM和MD分别形成斜边圆弧段，如图6所示，圆心A与圆心B之间的距离为滚刀的切入距离AB＝L’，L’的数值以快速进刀时滚刀刀具不会与工件碰撞为标准，其中da-df＝h，
计算得到各个圆心的坐标，Mx＝X-h，Mz＝Z，即M(X-h，Z)；Cx＝X-h- (R-R*cosα)，Cz＝Z+R*sinα，即C(X-h-R+R*cosα，Z+R*sinα)；Dx＝ X-h-(R-R*cosα)，Dz＝Z-R*sinα，即D(X-h-R+R*cosα，Z-R*sinα)； Bx＝Cx-L*sinα，Bz＝Cz+L*cosα，即B(X-h-R+R*cosα-L*sinα，Z+R*s inα+L*cosα)；Ex＝Dx-L*sinα，Ez＝Dz-L*cosα，即E(X-h-R+R*cos α-L*sinα，Z-R*sinα-L*cosα)；Ax＝Bx+L’*cosα，Az＝Bz+L’*sin α，即A(X-h-R+R*cosα-L*sinα+L’*cosα，Z+R*sinα+L*cosα+ L’*sinα)，得到各个圆点的坐标。
按照设定的各个圆心的坐标，带动滚刀以直径RX进行滚切，完成加工。
通过以上参数的设定，使得可以针对同一类型的所有工件进行加工，而并非只能针对唯一特定的零件加工。
所述方法还包括以下步骤：
所述斜边圆弧段的半径调整为0时即变为夹角型鼔形齿的滚齿加工；斜边直线段的长度调整为0即变为圆弧型鼔形齿的滚齿加工。
所述圆心点B、C、M、D、E联结后，M点位于中心位置，并且斜边直线段BC的夹角与斜边直线段DE的夹角相同。
所述圆心点B、C、M、D、E联结后，M点位于非中心位置，并且斜边直线段BC的夹角与斜边直线段DE的夹角不相同。
为了便于兼顾部分的鼓形齿为非中心对称的情况，对上下两段的斜边的长度及角度分开定义，如附图5所示，以实际工件为例，斜边夹角为11.25 度，斜边长度3.62，齿顶圆直径为39，齿根圆直径为31.66，齿根中心圆弧半径为R2.3，分析结果如下表所示：
根据上述中的各个定义，即可方便的进行编程设定各个参数，在进行零件换型时，只需要调整#103齿全深、#104滚切轨迹半径、#105及#109 斜边长度、#106及#110斜边角度、#113切入距离，即可完成零件加工程序的切换。这些参数都是可以轻易的在零件加工工艺卡上获取，无需进行额外的分析与计算。在加工新零件时，使得操作者可以在几分钟内即可完成程序的复制及更改。
需要说明的是，以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种鼓形花键加工方法，包括以下步骤：
参数定义，设定鼓形花键工件的各参数分别为：齿顶圆直径为da,齿根圆直径为df，齿根中心圆弧半径R＝root，斜边夹角angle＝α，斜边长度length＝L，滚刀径向切入刚好与鼓形花键工件大径接触时的机床坐标N，定义为对刀点，标记为N(X，Z)，该N点是调试时滚刀处于工件齿向方向中心，滚刀直径为RX；
确定切入点A，在进刀方向作一个直径为RX的圆并通过切入点A，然后再分别以直径RX作出与鼓形花键工件的齿根形状相切的5个圆，该5个圆的圆心位置为滚刀滚切过程中的关键位置，分别为B、C、M、D、E，将各个圆心点联结起来，BC段和DE段分别形成斜边直线段，CM和MD分别形成斜边圆弧段，圆心A与圆心B之间的距离为滚刀的切入距离AB＝L’，其中da-df＝h，
计算得到各个圆心的坐标，Mx＝X-h，Mz＝Z，即M(X-h，Z)；Cx＝X-h-(R-R*cosα)，Cz＝Z+R*sinα，即C(X-h-R+R*cosα，Z+R*sinα)；Dx＝X-h-(R-R*cosα)，Dz＝Z-R*sinα，即D(X-h-R+R*cosα，Z-R*sinα)；Bx＝Cx-L*sinα，Bz＝Cz+L*cosα，即B(X-h-R+R*cosα-L*sinα，Z+R*sinα+L*cosα)；Ex＝Dx-L*sinα，Ez＝Dz-L*cosα，即E(X-h-R+R*cosα-L*sinα，Z-R*sinα-L*cosα)；Ax＝Bx+L’*cosα，Az＝Bz+L’*sinα，即A(X-h-R+R*cosα-L*sinα+L’*cosα，Z+R*sinα+L*cosα+L’*sinα)；
按照设定的各个圆心的坐标，带动滚刀以直径RX进行滚切，完成加工。
2.根据权利要求1所述的鼓形花键加工方法，其特征在于，所述L’的数值以快速进刀时滚刀刀具不会与工件碰撞为标准。
3.根据权利要求2所述的鼓形花键加工方法，其特征在于，所述方法还包括以下步骤：
所述斜边圆弧段的半径调整为0时即变为夹角型鼔形齿的滚齿加工；斜边直线段的长度调整为0即变为圆弧型鼔形齿的滚齿加工。
4.根据权利要求3所述的鼓形花键加工方法，其特征在于，所述圆心点B、C、M、D、E联结后，M点位于中心位置，并且斜边直线段BC的夹角与斜边直线段DE的夹角相同。
5.根据权利要求3所述的鼓形花键加工方法，其特征在于，所述圆心点B、C、M、D、E联结后，M点位于非中心位置，并且斜边直线段BC的夹角与斜边直线段DE的夹角不相同。
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