珩齒機適用于各種直齒、斜齒及臺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、珩齒機按所用珩輪齒圈徑向跳動和周節精度，減小齒面粗糙度，降低嚙合噪聲。

 

　　本發明涉及一種改善珩齒機珩齒加工的方法，屬于齒輪機械制造領域。

 

　　背景技術：

 

　　珩齒加工技術是一種硬齒面精加工方法。珩齒機其原理是利用珩磨輪與被加工齒輪嚙合運動時產生的壓力和相對滑動速度來實現的。珩齒的整個運動過程與剃齒相似，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。珩齒的精度可以達到6～7級。

 

　　珩齒機珩齒可分為外嚙合珩齒和內嚙合珩齒，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，珩齒機床結構簡單、操作方便等優點，但存在兩個致命的缺點，第一，不能提高齒形精度，并產生中凹齒形；第二，珩磨輪保持精度時間短。珩齒過程由于切削速度較低，不會出現磨削燒傷和裂紋等表面缺陷，因此珩齒過的齒面具有較好的齒面完整性。同時，珩齒可以減少熱處理時產生的殘余應力，增加表面壓應力，延長了齒輪的使用壽命。珩齒所產生的紋理是非周期的微觀結構，降低了齒輪嚙合過程中的噪聲，增加了工作的平穩性。隨著電鍍CBN技術的發展，硬基體CBN珩磨輪的出現使得硬齒面珩齒技術得到推廣，硬基體珩磨輪除了可以實現傳統珩齒的光整功能，還使得對齒形誤差、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生中凹齒形的問題，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用的是漸開線嚙合段完成加工，對頂刃嚙合段的缺少利用。

 

　　技術實現要素：

 

　　為了進一步改善珩齒加工齒輪的質量，使珩齒具備更多的功能，本發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程，來進行預加工和二次加工，以提高齒面質量，完成齒頂修緣或倒棱。

 

　　間齒珩齒加工時，珩磨輪與齒輪接觸點在齒面上分布如圖1所示。珩磨輪與齒輪接觸點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程，是被加工齒輪齒頂在珩磨輪表面刮行的過程。BC段為漸開螺旋面嚙合過程，由兩個標準漸開螺旋面嚙合而形成。CD段為珩磨輪頂刃嚙合過程，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，主要應用BC段過程完成珩齒加工，AB段和CD段沒有得到很好的利用。假設珩磨輪沿著圖1中v的方向即齒輪齒寬方向進刀加工，BC段是珩磨輪在當前軸向位置的接觸線，BC段以上的部分還未被加工，BC段以下的部分已經完成加工。間齒珩齒加工方法的AB段接觸點跡線是未加工部分的齒頂，利用這一段對齒輪的齒頂進行預加工，減少BC段加工齒頂的加工余量，也可以利用AB段實現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，提高加工質量。

 

　　AB段用來加工的具體步驟如下：

 

　　步驟1.1建立圖2所示空間交錯軸嚙合坐標系，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系，zs軸和zg軸分別與珩磨輪和齒輪的軸線重合，表示靜態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動坐標系，z1軸和z2軸分別與珩磨輪和齒輪的軸線重合，表示動態下珩磨輪與齒輪軸線，和為珩磨輪與齒輪的轉動角度，rp1和rp2分別為珩磨輪與齒輪的工作節圓半徑，λ是珩磨輪與齒輪的軸交角,P是珩磨輪與齒輪的節點。AB段的主要功能有兩種，一是完成預加工，二是完成齒頂修緣或倒棱。對于這兩種功能，珩磨輪的表面均為理想漸開螺旋面，螺旋面上任一點矢量坐標表示為μ1和θ1是任意可表示珩磨輪螺旋面的兩個參數。對于第一種功能，齒輪的齒面也是理想漸開螺旋面，對于第二種功能，齒輪的齒面中間部分為理想漸開螺旋面，齒頂部分的形狀與設計要求相關，包括倒棱、圓弧和二次曲線等，無論是哪一種齒面，加工過程都是相同的，將齒面上任一點矢量坐標表示為μ2和θ2是任意可表示齒輪齒面的兩個參數。

 

　　步驟1.2通過步驟1.1中給出的珩磨輪表面和齒輪表面的表達式，根據空間嚙合原理，兩個表面在接觸時滿足

 

　　其中與為在Sg坐標系中珩磨輪螺旋面上任一點矢量坐標與齒輪齒面上任一點矢量坐標的表達式，可由與經坐標變換得出。經坐標變換引入變量珩磨輪轉角故同嚙合接觸時，兩點重合，故有等式該等式包含3個方程6個變量。與為在Sg坐標系中珩磨輪螺旋面上任一點的單位法向量與齒輪齒面上任一點的單位法向量。其中嚙合接觸時，兩點法向量重合，故有等式該等式也含3個方程6個變量。聯立方程組可得到與的關系，將μ1,θ1,μ2,θ2,全部用表示。

 

　　步驟1.3通過步驟1.2珩磨輪的轉角，算出滿足要求的齒輪的轉角，AB段的加工過程對應著一個與的數組：

 

　　其中(i＝1～n)分別表示接觸嚙合時第i組轉角數據中珩磨輪與齒輪的轉角。將這個數組輸入到控制系統中，使珩齒機按照數組中的規律控制珩磨輪和齒輪運動，完成AB段要完成的預加工和齒頂修緣或倒棱。

 

　　CD段用來加工的具體步驟如下：

 

　　步驟2.1按照AB段加工步驟1.1中的方式建立坐標系，如圖2。CD段為珩磨輪齒頂在齒輪表面刮行，標準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計成圓弧狀或二次曲線等鼓形曲線，增加其使用壽命。在S1坐標系中，齒頂圓弧方程為ξ1為圓弧的參數。CD段是珩磨輪對已加工的齒面進行二次加工，這個過程是一個光整加工的過程，提高齒輪表面質量。齒輪齒面為理想漸開螺旋面，其上任一點矢量坐標為

 

　　步驟2.2步驟1.1中給出了珩磨輪表面任一點矢量坐標和齒輪表面任一點矢量坐標的表達式，根據空間嚙合原理，兩個表面在接觸時滿足

 

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

 

　　步驟2.3通過步驟2.2根據珩磨輪的轉角，算出滿足要求的齒輪的轉角，CD段的加工過程對應著一個與的數組：

 

　　珩齒機將這個數組輸入到控制系統中，使珩齒機按照數組中的規律控制珩磨輪和齒輪運動，完成CD段要完成的齒面光整。