阅读说明：本技术 一种检验并消除齿轮加工让刀干涉的方法 (Method for detecting and eliminating cutter back-off interference in gear machining ) 是由 钟瑞龄 金绍兵 代国辉 于 2020-07-14 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种检验并消除齿轮加工让刀干涉的方法,它包括以下步骤：步骤1：绘制刀具图形和工件外轮廓图；步骤2：设置加工参数和让刀参数；步骤3：设置斜向让刀量；步骤4：模拟加工展成和让刀；步骤5：检查刀具让刀后是否与工件已加工齿面干涉,若不干涉,继续模拟,否则返回至第3步,调整斜向让刀量；步骤6：重复步骤4~步骤5；步骤7：根据模拟加工设备对机床进行调整,以确保实际加工无干涉,一次到位,无需反复。一种快捷、低成本、准确检验并消除齿轮加工让刀干涉的方法,可应对各种齿轮加工斜向让刀调整,实现齿轮高质量加工。(The invention provides a method for checking and eliminating cutter back-off interference in gear machining, which comprises the following steps: step 1: drawing a cutter graph and a workpiece outline graph; step 2: setting machining parameters and cutter back-off parameters; and step 3: setting an oblique cutter back-off amount; and 4, step 4: simulating the machining, generating and cutter relieving; and 5: checking whether the cutter gives way to interfere with the machined tooth surface of the workpiece or not, if not, continuing to simulate, otherwise, returning to the step 3, and adjusting the oblique cutter giving way; step 6: repeating the step 4 to the step 5; and 7: the machine tool is adjusted according to the simulation machining equipment to ensure that the actual machining is free of interference, the machine tool is in place at one time and does not need to be repeated. A method for quickly, accurately detecting and eliminating the cutter back-off interference in gear machining at low cost can be used for adjusting the inclined cutter back-off in various gear machining processes and realizing high-quality gear machining.)

一种检验并消除齿轮加工让刀干涉的方法

技术领域

本发明属于齿轮机床加工参数设置、检查和调整技术领域，更具体地，涉及一种插齿机加工刀具回程让刀设置、干涉检查和参数调整相互关联的方法。

背景技术

插齿机加工齿轮时，主运动是由插齿刀上下往复运动完成的，为避免插齿刀回程时拉伤已加工好的工件齿面和刀具侧刃，插齿刀回程时都附加了一个回退动作，即让刀运动。通常插齿刀让刀运动由刀具回程时沿刀具径向摆动实现，也称径向让刀。多数情况下，径向让刀运动能避免刀具回程时与工件发生干涉，但有些情况，如：在加工齿数较少或压力角较小的内齿轮或切削螺旋角较大的斜齿轮时，单纯的径向让刀还不能完全避免干涉，因此，在新型的插齿机中采用斜向让刀来调整，通过立柱的横向移动，使刀具和工作台中心连线与插齿刀让刀方向偏移一个角度。斜向让刀影响因素较多，如加工参数、立柱偏移量大小等均对斜向让刀效果产生影响，要想得到正确的斜向让刀参数，目前还没有一个行之有效的快捷方法，只能通过多次试切，不断调整加工参数和立柱偏移量，直到完全消除干涉为止。这个调整过程操作繁琐，费工费时，严重影响机床的加工效率，市场上迫切需要一种能方便快捷，一次找准斜向让刀参数的调整方法。

发明内容

本发明克服现有插齿机斜向让刀调整方法存在的周期长、浪费大、调整繁琐等不足，提供一种快捷、低成本、准确检验并消除齿轮加工让刀干涉的方法，可应对各种齿轮加工斜向让刀调整，实现齿轮高质量加工。

为了实现上述的技术特征，本发明的目的是这样实现的：一种检验并消除齿轮加工让刀干涉的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：绘制刀具图形和工件外轮廓图；

步骤2：设置加工参数和让刀参数；

步骤3：设置斜向让刀量；

步骤4：模拟加工展成和让刀；

步骤5：检查刀具让刀后是否与工件已加工齿面干涉，若不干涉，继续模拟，否则返回至第3步，调整斜向让刀量；

步骤6：重复步骤4~步骤5；

步骤7：根据模拟加工设备对机床进行调整，以确保实际加工无干涉，一次到位，无需反复。

所述步骤1中具体操作为，绘制刀具的齿廓图和外形图，并将工件外轮廓图和刀具图绘制在同一图形中，其初始位按实际加工位置摆放，为加工和让刀模拟设置初始位置。

所述步骤2中具体操作为，根据工件齿数、模数和加工精度要求，设计加工参数，包括：圆周进给量、加工深度和径向让刀量，为加工和让刀模拟设置启动环境。

所述步骤3中具体操作为，先使用径向让刀来消除让刀干涉，此时无需使用斜向让刀功能；当使用径向让刀还不能完全消除干涉时才附加斜向让刀，在首次模拟时，设置斜向让刀量为0。

所述步骤4中具体操作为，利用步骤1~步骤3设置的初始环境，编写程序，自动模拟齿轮加工和让刀。

本发明有如下有益效果：

1、本发明避开这些复杂的理论计算，本发明的流程，通过编程控制，将刀具和工件图形模拟真实的加工状况连续展成，观察中间过程，可以很容易地看到在所给定参数条件下，刀具和工件是否还存在干涉。因为所有传动数据真实地取自机床的实际加工状态，加工参数也与实际加工完全相同，从而达到检验并找到消除齿轮加工让刀干涉的正确参数。

2、本发明方法可以在所有具有斜向让刀功能的插齿机上运行，作为机床加工让刀干涉检查和调整的方法之一，根据需要，可替代目前采用的是“实际加工试验法”。除此之外，本发明还可作为某些特殊齿轮在实际加工前对其加工是否存在干涉进行预测的一种方法，避免盲目试切造成不必要的浪费，或造成不可挽回的损失。其有益效果主要体现在：一是周期短，操作简单，一步到位。本方法无需实际的加工，通过软件模拟能准确判断当前设置参数是否存在干涉，通过重新调整和模拟，可迅速找到不产生干涉的参数设置，从而精准地调整机床；二是成本低。本方法不存在刀具的损耗，更不需要多次试切工件；三是环保。不使用切削油，不会产生烟雾等易对环境造成污染的有害因素。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为现有的外齿加工斜向让刀示意图。

图中：工件1、刀具2。

图2为现有的内齿加工斜向让刀示意图。

图中：工件1、刀具2。

图3为径向让刀0.5mm时的刀具干涉示意图。

刀具回程让刀后的位置3、被加工的工件4、刀具让刀时与工件已加工面干涉较为严重位置5。

图4为径向让刀0.5mm +斜向让刀10mm时的刀具干涉示意图。

刀具回程让刀后的位置3、被加工的工件4、刀具让刀时与工件已加工面干涉轻微位置6。

图5为径向让刀0.5mm + 斜向让刀20mm时的示意图。

刀具回程让刀后的位置3、被加工的工件4、刀具让刀时与工件已加工面干涉消除7。

图6（a）（b）模拟设置初始位置。

工件外廓8、刀具外廓9。

图7（a）（b）模拟齿轮加工和让刀。

工件外廓8、刀具外廓9、刀具让刀位置10、加工过程中刀具位置11。

图8为本发明的操作流程。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

在现有的加工过程中，传统的让刀方法为：当径向让刀无法完全消除加工干涉时，辅之斜向让刀可有效消除。通过立柱的横向移动，使刀具和工作台中心连线与插齿刀让刀方向偏移一个角度，如图1、图2所示。图1为插外齿状态，图2为插内齿状态。立柱移动方向与滚切运动方向有关，同时与中心距和偏移量有关，立柱移动的关系式可表述为：

Y=A×sinB

其中，A：刀具中心和工件中心距离；

B：立柱偏移角度；

Y：立柱偏移量；

斜向让刀影响因素很多，如加工参数、立柱偏移量大小、刀具齿形等，情况较为复杂，难以使用理论公式精准计算，目前使用的是“实际加工试验法”，即：根据经验，通常推荐B为5°~10°，在此基础上再经过试切调整，直到找到正确的参数为止。

上述的让刀方法调整繁琐，工作效率低。

实施例1：

参见图8，一种检验并消除齿轮加工让刀干涉的方法，其特征在于，它包括以下步骤：

步骤1：绘制刀具图形和工件外轮廓图；

将工件外轮廓图和刀具图绘制在同一图形中，其初始位按实际加工位置摆放，为加工和让刀模拟设置初始位置。

步骤2：设置加工参数和让刀参数；

根据工件齿数、模数和加工精度要求，设计加工参数，包括：圆周进给量、加工深度和径向让刀量，为加工和让刀模拟设置启动环境。

步骤3：设置斜向让刀量；

先使用径向让刀来消除让刀干涉，此时无需使用斜向让刀功能；当使用径向让刀还不能完全消除干涉时才附加斜向让刀，在首次模拟时，设置斜向让刀量为0。

步骤4：模拟加工展成和让刀；

利用步骤1~步骤3设置的初始环境，编写程序，自动模拟齿轮加工和让刀。

步骤5：检查刀具让刀后是否与工件已加工齿面干涉，若不干涉，继续模拟，否则返回至第3步，调整斜向让刀量；

步骤6：重复步骤4~步骤5；

步骤7：根据模拟加工设备对机床进行调整，以确保实际加工无干涉，一次到位，无需反复。

实施举例：

以型号为YK5150D×3的插齿加工为例，说明使用本方法的步骤和效果。

加工工件和刀具参数如下：

插齿刀：齿数z₁=25，模数m_n=5，压力角α=20°，A级，渐开线齿廓；

工件：齿数z₁=31，齿宽b=40，加工精度7级；

实施步骤：

1、绘制刀具图形和工件外轮廓图：

将工件外轮廓图和刀具图绘制在同一图形中，其初始位按实际加工位置摆放，为加工和让刀模拟设置初始位置。如图6；

2、设置加工参数和让刀参数：

根据工件齿数、模数和加工精度要求，设计加工参数如下：圆周进给量0.3mm/str，一次加工深度8mm，进刀结束角度65°，径向让刀量0.5mm；

3、首次设置斜向让刀量为0；

4、模拟加工展成和让刀

利用步骤1~步骤3设置的初始环境，通过本发明提供的方法编写程序，自动模拟齿轮加工和让刀，仅采用径向让刀，让刀量0.5mm，当展成角到达81°37＇时，刀具让刀和工件已加工表面干涉，见图3；

5、调整斜向让刀量为10mm，重新模拟，发现81°37＇时，刀具让刀和工件已加工表面干涉现象有所缓解，但仍存在轻微干涉，见图4；

6、再次调整斜向让刀量为20mm，重新模拟，发现81°37＇时，刀具让刀和工件已加工表面干涉现象完全消除，见图5。直到模拟完成，未再发现让刀干涉现象。

7、依模拟设置的参数调整机床，实际加工无干涉，加工精度达到要求。