珩齒機(jī)適用于各種直齒、斜齒及臺(tái)肩齒輪淬硬后的精整加工，也可作為齒輪磨削后的精整加工。其作用在于消除齒面毛刺、氧化皮，磕碰傷，提高齒形、齒向、珩齒機(jī)按所用珩輪齒圈徑向跳動(dòng)和周節(jié)精度，減小齒面粗糙度，降低嚙合噪聲。

 

　　本發(fā)明涉及一種改善珩齒機(jī)珩齒加工的方法，屬于齒輪機(jī)械制造領(lǐng)域。

 

　　背景技術(shù)：

 

　　珩齒加工技術(shù)是一種硬齒面精加工方法。珩齒機(jī)其原理是利用珩磨輪與被加工齒輪嚙合運(yùn)動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的壓力和相對(duì)滑動(dòng)速度來(lái)實(shí)現(xiàn)的。珩齒的整個(gè)運(yùn)動(dòng)過(guò)程與剃齒相似，不同之處在于珩齒是采用與磨齒相似的刀具，具有幾何形狀不明確的切削刃。珩齒的精度可以達(dá)到6～7級(jí)。

 

　　珩齒機(jī)珩齒可分為外嚙合珩齒和內(nèi)嚙合珩齒，外嚙合珩齒又可分為外齒珩磨輪珩齒和蝸桿形珩磨輪珩齒。外齒珩磨輪珩齒工藝效率高、成本低，珩齒機(jī)床結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便等優(yōu)點(diǎn)，但存在兩個(gè)致命的缺點(diǎn)，第一，不能提高齒形精度，并產(chǎn)生中凹齒形；第二，珩磨輪保持精度時(shí)間短。珩齒過(guò)程由于切削速度較低，不會(huì)出現(xiàn)磨削燒傷和裂紋等表面缺陷，因此珩齒過(guò)的齒面具有較好的齒面完整性。同時(shí)，珩齒可以減少熱處理時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，增加表面壓應(yīng)力，延長(zhǎng)了齒輪的使用壽命。珩齒所產(chǎn)生的紋理是非周期的微觀結(jié)構(gòu)，降低了齒輪嚙合過(guò)程中的噪聲，增加了工作的平穩(wěn)性。隨著電鍍CBN技術(shù)的發(fā)展，硬基體CBN珩磨輪的出現(xiàn)使得硬齒面珩齒技術(shù)得到推廣，硬基體珩磨輪除了可以實(shí)現(xiàn)傳統(tǒng)珩齒的光整功能，還使得對(duì)齒形誤差、齒距誤差、齒向誤差的糾正能力得到了大幅度提升。

 

　　為了解決外嚙合珩齒產(chǎn)生中凹齒形的問(wèn)題，間齒珩齒加工方法被提出。但是間齒珩齒加工方法中主要應(yīng)用的是漸開(kāi)線嚙合段完成加工，對(duì)頂刃嚙合段的缺少利用。

 

　　技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

 

　　為了進(jìn)一步改善珩齒加工齒輪的質(zhì)量，使珩齒具備更多的功能，本發(fā)明提出了一種改善珩齒加工齒輪的方法，該方法利用間齒珩齒加工方法中的兩段頂刃嚙合過(guò)程，來(lái)進(jìn)行預(yù)加工和二次加工，以提高齒面質(zhì)量，完成齒頂修緣或倒棱。

 

　　間齒珩齒加工時(shí)，珩磨輪與齒輪接觸點(diǎn)在齒面上分布如圖1所示。珩磨輪與齒輪接觸點(diǎn)在齒面上分布共分為AB段、BC段、CD段；AB段為齒輪頂刃嚙合過(guò)程，是被加工齒輪齒頂在珩磨輪表面刮行的過(guò)程。BC段為漸開(kāi)螺旋面嚙合過(guò)程，由兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)漸開(kāi)螺旋面嚙合而形成。CD段為珩磨輪頂刃嚙合過(guò)程，是珩磨輪齒頂在被加工齒輪表面刮行。在間齒珩齒加工方法中，主要應(yīng)用BC段過(guò)程完成珩齒加工，AB段和CD段沒(méi)有得到很好的利用。假設(shè)珩磨輪沿著圖1中v的方向即齒輪齒寬方向進(jìn)刀加工，BC段是珩磨輪在當(dāng)前軸向位置的接觸線，BC段以上的部分還未被加工，BC段以下的部分已經(jīng)完成加工。間齒珩齒加工方法的AB段接觸點(diǎn)跡線是未加工部分的齒頂，利用這一段對(duì)齒輪的齒頂進(jìn)行預(yù)加工，減少BC段加工齒頂?shù)募庸び嗔浚部梢岳肁B段實(shí)現(xiàn)齒頂修緣或倒棱功能，使間齒珩齒加工方法的功能增加。間齒加工方法的CD段接觸點(diǎn)跡線是已加工部分的靠近齒根的齒面，可以利用這一段完成這部分齒面的二次加工，提高加工質(zhì)量。

 

　　AB段用來(lái)加工的具體步驟如下：

 

　　步驟1.1建立圖2所示空間交錯(cuò)軸嚙合坐標(biāo)系，其中Ss(Os-xs,ys,zs)和Sg(Og-xg,yg,zg)分別是珩磨輪和齒輪所在的靜止坐標(biāo)系，zs軸和zg軸分別與珩磨輪和齒輪的軸線重合，表示靜態(tài)下珩磨輪與齒輪軸線，S1(O1-x1,y1,z1)和S2(O2-x2,y2,z2)分別是與珩磨輪和齒輪固連的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系，z1軸和z2軸分別與珩磨輪和齒輪的軸線重合，表示動(dòng)態(tài)下珩磨輪與齒輪軸線，和為珩磨輪與齒輪的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，rp1和rp2分別為珩磨輪與齒輪的工作節(jié)圓半徑，λ是珩磨輪與齒輪的軸交角,P是珩磨輪與齒輪的節(jié)點(diǎn)。AB段的主要功能有兩種，一是完成預(yù)加工，二是完成齒頂修緣或倒棱。對(duì)于這兩種功能，珩磨輪的表面均為理想漸開(kāi)螺旋面，螺旋面上任一點(diǎn)矢量坐標(biāo)表示為μ1和θ1是任意可表示珩磨輪螺旋面的兩個(gè)參數(shù)。對(duì)于第一種功能，齒輪的齒面也是理想漸開(kāi)螺旋面，對(duì)于第二種功能，齒輪的齒面中間部分為理想漸開(kāi)螺旋面，齒頂部分的形狀與設(shè)計(jì)要求相關(guān)，包括倒棱、圓弧和二次曲線等，無(wú)論是哪一種齒面，加工過(guò)程都是相同的，將齒面上任一點(diǎn)矢量坐標(biāo)表示為μ2和θ2是任意可表示齒輪齒面的兩個(gè)參數(shù)。

 

　　步驟1.2通過(guò)步驟1.1中給出的珩磨輪表面和齒輪表面的表達(dá)式，根據(jù)空間嚙合原理，兩個(gè)表面在接觸時(shí)滿足

 

　　其中與為在Sg坐標(biāo)系中珩磨輪螺旋面上任一點(diǎn)矢量坐標(biāo)與齒輪齒面上任一點(diǎn)矢量坐標(biāo)的表達(dá)式，可由與經(jīng)坐標(biāo)變換得出。經(jīng)坐標(biāo)變換引入變量珩磨輪轉(zhuǎn)角故同嚙合接觸時(shí)，兩點(diǎn)重合，故有等式該等式包含3個(gè)方程6個(gè)變量。與為在Sg坐標(biāo)系中珩磨輪螺旋面上任一點(diǎn)的單位法向量與齒輪齒面上任一點(diǎn)的單位法向量。其中嚙合接觸時(shí)，兩點(diǎn)法向量重合，故有等式該等式也含3個(gè)方程6個(gè)變量。聯(lián)立方程組可得到與的關(guān)系，將μ1,θ1,μ2,θ2,全部用表示。

 

　　步驟1.3通過(guò)步驟1.2珩磨輪的轉(zhuǎn)角，算出滿足要求的齒輪的轉(zhuǎn)角，AB段的加工過(guò)程對(duì)應(yīng)著一個(gè)與的數(shù)組：

 

　　其中(i＝1～n)分別表示接觸嚙合時(shí)第i組轉(zhuǎn)角數(shù)據(jù)中珩磨輪與齒輪的轉(zhuǎn)角。將這個(gè)數(shù)組輸入到控制系統(tǒng)中，使珩齒機(jī)按照數(shù)組中的規(guī)律控制珩磨輪和齒輪運(yùn)動(dòng)，完成AB段要完成的預(yù)加工和齒頂修緣或倒棱。

 

　　CD段用來(lái)加工的具體步驟如下：

 

　　步驟2.1按照AB段加工步驟1.1中的方式建立坐標(biāo)系，如圖2。CD段為珩磨輪齒頂在齒輪表面刮行，標(biāo)準(zhǔn)珩磨輪齒頂是一條棱線，棱線在齒面上刮行易磨損，本方法將珩磨輪齒頂設(shè)計(jì)成圓弧狀或二次曲線等鼓形曲線，增加其使用壽命。在S1坐標(biāo)系中，齒頂圓弧方程為ξ1為圓弧的參數(shù)。CD段是珩磨輪對(duì)已加工的齒面進(jìn)行二次加工，這個(gè)過(guò)程是一個(gè)光整加工的過(guò)程，提高齒輪表面質(zhì)量。齒輪齒面為理想漸開(kāi)螺旋面，其上任一點(diǎn)矢量坐標(biāo)為

 

　　步驟2.2步驟1.1中給出了珩磨輪表面任一點(diǎn)矢量坐標(biāo)和齒輪表面任一點(diǎn)矢量坐標(biāo)的表達(dá)式，根據(jù)空間嚙合原理，兩個(gè)表面在接觸時(shí)滿足

 

　　其中為在Sg坐標(biāo)系中珩磨輪齒面任一點(diǎn)的單位法向量，為在Sg坐標(biāo)系中齒輪齒面任一點(diǎn)的單位法向量，求解方程組后，得到與的關(guān)系，ξ1,μ2,θ2,全部用表示。

 

　　步驟2.3通過(guò)步驟2.2根據(jù)珩磨輪的轉(zhuǎn)角，算出滿足要求的齒輪的轉(zhuǎn)角，CD段的加工過(guò)程對(duì)應(yīng)著一個(gè)與的數(shù)組：

 

　　珩齒機(jī)將這個(gè)數(shù)組輸入到控制系統(tǒng)中，使珩齒機(jī)按照數(shù)組中的規(guī)律控制珩磨輪和齒輪運(yùn)動(dòng)，完成CD段要完成的齒面光整。