CN106624228A - 一种微线段齿轮的线切割加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微线段齿轮的加工方法，其特征是包括：第一步，齿轮曲线的生成；第二步，根据不同的齿轮曲线和齿轮种类，确定相应线切割的加工路线；第三步，根据不同的齿轮种类和齿轮参数，对原料进行加工形成相应齿轮种类的胚料；第四步，线切割编程加工。本发明提供一种加工过程简单，易于制造的微线段齿轮的线切割加工方法，来保证工件的加工质量和尺寸精度，同时降低生产成本，缩短开发周期，并提高工作效率。

Description

一种微线段齿轮的线切割加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，具体的说是一种微线段线齿轮的线切割加工方法。

背景技术

齿轮传动作为机械传动中的一种重要的传动方式，在实际工程中应用极其广泛。微线段齿轮(专利号ZL2004100656163.3)具有比渐开线齿轮更好的齿根弯曲强度和齿面接触强度，但是由于齿形齿廓不同于普通渐开线齿廓，故不能用现有加工渐开线齿轮的方法进行加工。此外，通过设计专门的加工刀具和加工机床来进行加工，耗时耗力的同时也需花费大量的加工费用，大大的影响了前期设计工作，增加了微线段齿轮的研发周期。

发明内容

为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种加工过程简单，易于制造的微线段齿轮的线切割加工方法，以期能保证工件的加工质量和尺寸精度，同时降低生产成本，缩短开发周期，并提高工作效率。

本发明为解决技术问题所采用的技术方案是：

本发明一种微线段齿轮的线切割加工方法的特点是按照如下步骤进行：

步骤1、生成齿轮曲线

步骤1.1、根据不同的齿轮种类，设置不同的齿轮参数，并计算不同齿轮种类的齿廓曲线、齿根圆和齿顶圆；所述齿轮种类包括：带孔外齿轮、内齿圈和齿轮轴；

步骤1.2、利用相应的齿根圆和齿顶圆对相应齿轮种类的齿廓曲线进行平滑过渡，从而得到相应齿轮种类的齿轮曲线；

步骤2、根据不同的齿轮曲线和齿轮种类，确定相应线切割的加工路线；

若所述齿轮种类为带孔外齿轮，则所述加工路线为第一加工路线；

所述第一加工路线为：

先加工所述带孔外齿轮的中心轴孔，再根据不同的加工精度要求和相应的齿轮曲线，分别对一半的齿轮曲线进行粗、半精或精加工，从而形成一半的带孔外齿轮；最后对另一半的齿轮曲线进行粗、半精或精加工，从而形成完整的带孔外齿轮；

若所述齿轮种类为内齿圈，则所述加工路线为第二加工路线；

所述第二加工路线为：

先根据不同的加工精度要求和相应的齿轮曲线，分别对一半的内齿圈的齿轮曲线进行粗、半精或精加工，从而形成内齿圈的一半内齿形；再对内齿圈的另一半内齿形进行粗、半精或精加工，最后，对内齿圈的外廓进行加工，从而形成完整的内齿圈；

若所述齿轮种类为齿轮轴，则所述加工路线为第三加工路线；

所述第三加工路线为：

先根据不同的加工精度要求和相应的齿轮曲线，分别对一半的齿轮轴进行粗、半精或精加工，从而形成一半的齿轮轴；再对另一半的齿轮轴进行粗、半精或精加工，从而形成完整的齿轮轴；

步骤3、根据不同的齿轮种类和齿轮参数，对原料进行加工形成相应齿轮种类的胚料；

若所述齿轮种类为带孔外齿轮，则根据相应的齿轮参数，对原料的厚度和大小进行切割，形成带孔外齿轮的初步块料；然后在所述带孔外齿轮的初步块料的中心处和二等分线的两端边缘处分别预留穿丝孔，从而形成带孔外齿轮的胚料；

若所述齿轮种类为内齿圈，则根据相应的齿轮参数，对原料的厚度和大小进行切割，形成内齿圈的初步块料；然后在所述内齿圈的初步块料的中心处和二等分线的一端边缘处分别预留穿丝孔，从而形成内齿圈的胚料；

若所述齿轮种类为齿轮轴，则根据相应的齿轮参数，对于原料进行切割，形成齿轮轴的初步胚料，然后在所述初步胚料的二等分线的两端边缘处分别预留穿丝孔，从而形成齿轮轴的胚料；

步骤4、根据所述加工路线分别对所述相应齿轮种类的胚料进行加工，从而实现齿轮的线切割加工操作。

与已有技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明通过线切割的加工方法来加工具有特殊齿形的微线段齿轮，相比于通过设计加工滚刀，插刀等专用道具来加工微线段齿轮，所需的费用将大大减少，在前期开发设计阶段，可以通过本发明中所述的线切割加工方法，来缩减加工微线段齿轮的时间，且该方法利用现有的线切割机床，可实现对于微线段齿轮这一特殊齿形齿轮的加工，无需另行设计制造微线段齿轮专用加工机床，大大降低了生产成本，缩短了开发周期。

2、通过本发明中的加工路线可保证在一次装夹的情况下完成微线段齿轮的线切割粗，半精或精加工，避免了多次装夹所产生的误差，提高了加工精度。

3、通过本发明中的加工操作，可以通过旋转分度夹具180°来先后完成微线段齿轮两部分齿轮曲线的的加工，可以简化编程步骤，重复运行加工代码即可完成加工。

附图说明

图1是本发明的微线段曲线示意图；

图2是现有分度夹具示意简图；

图3是本发明的外齿轮胚料示意图；

图4是本发明的内齿圈胚料示意图；

图5是本发明的齿轮轴胚料示意图；

图6是本发明的外齿轮线切割加工示意简图；

图7是本发明的内齿圈线切割加工示意简图；

图8是本发明的齿轮轴线切割加工示意简图。

具体实施方式

本实施例中，一种如图1所示的微线段齿轮的线切割加工方法是按照如下步骤进行：

步骤1、生成齿轮曲线

步骤1.1、根据不同的齿轮种类，设置不同的齿轮参数，并根据微线段齿轮(专利号ZL2004100656163.3)的原理计算不同齿轮种类的齿廓曲线、齿根圆和齿顶圆；齿轮种类包括：带孔外齿轮、内齿圈和齿轮轴；

步骤1.2、利用相应的齿根圆和齿顶圆对相应齿轮种类的齿廓曲线进行平滑过渡，从而得到相应齿轮种类的齿轮曲线；

步骤2、根据不同的齿轮曲线和齿轮种类，确定相应线切割的加工路线；

若齿轮种类为带孔外齿轮，则加工路线为第一加工路线；

该第一加工路线为：

先加工带孔外齿轮的中心轴孔，再根据不同的加工精度要求和相应的齿轮曲线，分别对一半的齿轮曲线进行粗、半精或精加工，从而形成一半的带孔外齿轮；最后对另一半的齿轮曲线进行粗、半精或精加工，从而形成完整的带孔外齿轮；

若齿轮种类为内齿圈，则加工路线为第二加工路线；

该第二加工路线为：

先根据不同的加工精度要求和相应的齿轮曲线，分别对一半的内齿圈的齿轮曲线进行粗、半精或精加工，从而形成内齿圈的一半内齿形；再对内齿圈的另一半内齿形进行粗、半精或精加工，最后，对内齿圈的外廓进行加工，从而形成完整的内齿圈；

若齿轮种类为齿轮轴，则加工路线为第三加工路线；

该第三加工路线为：

先根据不同的加工精度要求和相应的齿轮曲线，分别对一半的齿轮轴进行粗、半精或精加工，从而形成一半的齿轮轴；再对另一半的齿轮轴进行粗、半精或精加工，从而形成完整的齿轮轴；

步骤3、根据不同的齿轮种类和齿轮参数，对原料进行加工形成相应齿轮种类的胚料；

若齿轮种类为带孔外齿轮，则根据相应的齿轮参数，对原料的厚度和大小进行切割，形成带孔外齿轮的初步块料；然后在所述带孔外齿轮的初步块料的中心处和二等分线的两端边缘处分别预留穿丝孔，从而形成如图3所示的带孔外齿轮的胚料；

若齿轮种类为内齿圈，则根据相应的齿轮参数，对原料的厚度和大小进行切割，形成内齿圈的初步块料；然后在所述内齿圈的初步块料的中心处和二等分线的一端边缘处分别预留穿丝孔，从而形成如图4所示的内齿圈的胚料；

若齿轮种类为齿轮轴，则根据相应的齿轮参数，对于原料进行切割，形成齿轮轴的初步胚料，然后在所述初步胚料的二等分线的两端边缘处分别预留穿丝孔，从而形成如图5所示的齿轮轴的胚料；

步骤4、根据加工路线分别对所述相应齿轮种类的胚料进行加工，从而实现齿轮的线切割加工操作；

步骤4.1线切割程序编程：将生成、修整好的齿轮曲线导入专用线切割软件，根据所得到的齿轮曲线对曲线一半进行编程，生成加工代码；

步骤4.2将齿轮胚料装夹在如图2所示线切割分度夹具上使胚料中心与夹具中心重合，再将夹具安装在线切割机床上。

①对于带孔外齿轮，先将金属切削丝穿过齿轮中心处的穿丝孔使其与夹具回转中心线平行如图6所示，完成齿轮孔的加工，然后将金属切削丝穿过胚料其中一个二等分线两端边缘处的穿丝孔，对一半齿廓进行粗、半精或精加工，再旋转分度夹具180°将金属切削丝穿过另一二等分线上的穿丝孔，重走一遍齿轮曲线程序对另一半进行加工，至此完成带孔外齿轮的线切割加工。

②对于内齿圈，将金属切削丝穿过胚料中心处的穿丝孔使其与夹具回转中心线平行如图7所示，完成内齿廓的粗、半精或精加工，再将金属丝穿过胚料二等分线一端边缘处预留的穿丝孔将齿圈从胚料上切削下来。

③对于齿轮轴，先将金属切削丝穿过胚料其中一个二等分线两端边缘处的穿丝孔使其与夹具回转中心线平行如图8所示，对一半齿廓进行粗、半精或精加工，再旋转分度夹具180°将金属切削丝穿过另一二等分线上的穿丝孔，重走一遍齿轮曲线程序对另一半进行加工，完成齿轮轴的线切割加工。

Claims (1)

1.一种微线段齿轮的线切割加工方法，其特征是按照如下步骤进行：

步骤1、生成齿轮曲线

步骤1.1、根据不同的齿轮种类，设置不同的齿轮参数，并计算不同齿轮种类的齿廓曲线、齿根圆和齿顶圆；所述齿轮种类包括：带孔外齿轮、内齿圈和齿轮轴；

步骤1.2、利用相应的齿根圆和齿顶圆对相应齿轮种类的齿廓曲线进行平滑过渡，从而得到相应齿轮种类的齿轮曲线；

步骤2、根据不同的齿轮曲线和齿轮种类，确定相应线切割的加工路线；

若所述齿轮种类为带孔外齿轮，则所述加工路线为第一加工路线；

所述第一加工路线为：

先加工所述带孔外齿轮的中心轴孔，再根据不同的加工精度要求和相应的齿轮曲线，分别对一半的齿轮曲线进行粗、半精或精加工，从而形成一半的带孔外齿轮；最后对另一半的齿轮曲线进行粗、半精或精加工，从而形成完整的带孔外齿轮；

若所述齿轮种类为内齿圈，则所述加工路线为第二加工路线；

所述第二加工路线为：

先根据不同的加工精度要求和相应的齿轮曲线，分别对一半的内齿圈的齿轮曲线进行粗、半精或精加工，从而形成内齿圈的一半内齿形；再对内齿圈的另一半内齿形进行粗、半精或精加工，最后，对内齿圈的外廓进行加工，从而形成完整的内齿圈；

若所述齿轮种类为齿轮轴，则所述加工路线为第三加工路线；

所述第三加工路线为：

先根据不同的加工精度要求和相应的齿轮曲线，分别对一半的齿轮轴进行粗、半精或精加工，从而形成一半的齿轮轴；再对另一半的齿轮轴进行粗、半精或精加工，从而形成完整的齿轮轴；

步骤3、根据不同的齿轮种类和齿轮参数，对原料进行加工形成相应齿轮种类的胚料；

若所述齿轮种类为带孔外齿轮，则根据相应的齿轮参数，对原料的厚度和大小进行切割，形成带孔外齿轮的初步块料；然后在所述带孔外齿轮的初步块料的中心处和二等分线的两端边缘处分别预留穿丝孔，从而形成带孔外齿轮的胚料；

若所述齿轮种类为内齿圈，则根据相应的齿轮参数，对原料的厚度和大小进行切割，形成内齿圈的初步块料；然后在所述内齿圈的初步块料的中心处和二等分线的一端边缘处分别预留穿丝孔，从而形成内齿圈的胚料；

若所述齿轮种类为齿轮轴，则根据相应的齿轮参数，对于原料进行切割，形成齿轮轴的初步胚料，然后在所述初步胚料的二等分线的两端边缘处分别预留穿丝孔，从而形成齿轮轴的胚料；

步骤4、根据所述加工路线分别对所述相应齿轮种类的胚料进行加工，从而实现齿轮的线切割加工操作。