本發明公開了一種圓柱齒輪端面齒廓旋分倒棱刀具的設計方法，該設計方法根據設計前角確定前刀面，通過前刀面和初始刃掃面相交得切削刃，然后根據多條切削刃擬合所得自由曲面為后刀面，其中初始刃掃面為初始刃型在工件坐標系中的運動刃掃面簇中最逼近理想倒棱面的一個運動刃掃面。利用該設計方法設計的刀具采用旋分加工技術進行端面齒廓倒棱，可實現端面齒廓倒棱連續切削加工，可提高生產效率。該刀具在使用時安裝在滾刀刀軸上，將滾齒工序和端面齒廓倒棱工序復合成一道工序，節約輔助工時；刀具可多次刃磨，提高使用壽命，降低成本。

技術領域

本發明涉及倒棱加工技術領域，特別是涉及一種旋分倒棱刀具的設計方法及其設計的刀具和使用方法。

背景技術

快速發展的新產品對齒輪傳動的質量要求越來越高，齒輪端面齒廓倒棱能夠提高齒輪傳動質量、減少齒輪傳動中產生的噪聲，大大提高齒輪的使用壽命，端面齒廓倒棱加工已成為齒輪制造不可忽視的一道工序。目前國內普遍采用磨棱法和擠棱法加工端面齒廓倒棱，磨棱法利用片狀砂輪或者錐狀砂輪作為磨削刀具，根據相切法的成形原理，砂輪一邊繞自身軸線轉動，一邊沿齒輪的齒廓作軌跡運動，通過調整砂輪的轉速、角度、運動軌跡磨出齒廓倒棱，該方法屬于間歇分度、單齒加工，加工效率低，且砂輪易磨損，成本較高。擠棱法將兩把擠棱刀安裝在刀具主軸上，由刀具帶動工件正向和反向轉動，利用刀具后刀面擠出倒棱，擠棱加工過程中，后刀面容易磨損，刀具成本高。上述兩種方法都有明顯的缺點，加工效率較低、刀具成本高。因此有必要發明更有效的圓柱齒輪端面齒廓倒棱加工的方法。

發明內容

本發明的目的克服現有齒輪端面齒廓倒棱加工技術的缺陷，而提供一種圓柱齒輪端面齒廓旋分倒棱刀具的設計方法，該設計方法根據設計前角確定前刀面，通過前刀面和初始刃掃面相交得切削刃，然后根據多條切削刃擬合所得自由曲面為后刀面。該倒棱刀具可實現圓柱齒輪端面齒廓倒棱連續分度切削倒棱的刀具，達到降低成本，提高生產效率的目的。

為實現本發明的目的所采用的技術方案是：

一種圓柱齒輪端面齒廓旋分倒棱刀具的設計方法，包括以下步驟：

步驟1：根據待加工工件參數，建立工件模型，工件模型中端面漸開線沿齒向方向向下偏移，偏移量為倒棱量大小，得初始刃型；

步驟2：輸入運動參數，得到刀具坐標系下的初始刃型在工件坐標系下的初始刃掃面簇；所述運動刃掃面簇由多個運動刃掃面的集合形成；

步驟3：在所述初始刃掃面簇中選擇與需求的倒棱面形狀最接近的面作為初始刃掃面；

步驟4：根據設計前角參數模擬推導得前刀面，輸出所述前刀面對應的點數據；

步驟5：步驟4所得的前刀面與步驟3所得的初始刃掃面相交得切削刃，輸出切削刃對應的點數據；

步驟6：根據設計后角參數，在所述初始刃掃面對應的參數a的基礎上，減小參數a的值，得到若干個新的刃掃面；所述參數a為刀具的中心點和工件的中心點在水平方向上的距離；在所述特定平面的基礎上，沿水平中心距方向平移得到若干個新的前刀面，若干個新的刃掃面與對應的若干個新的前刀面相交得到若干個新的切削刃，若干個新的切削刃擬合成自由曲面，所得自由曲面為后刀面，輸出后刀面對應的點數據；

步驟7：利用所得的前刀面對應的點數據、切削刃對應的點數據和后刀面對應的點數據構建單齒模型，最終建模得刀具結構。

在上述技術方案中，所述步驟1-6均在MATLAB軟件中完成。

在上述技術方案中，所述步驟7在SolidWorks軟件中完成。

在上述技術方案中，所述待加工工件參數包括模數、齒數、壓力角、工件齒寬和倒棱量。

在上述技術方案中，所述運動參數包括轉速比、工件轉速和刀盤直徑。