一种端面齿加工方法及装置

技术领域

本说明书一个或多个实施例涉及齿轮加工技术领域，尤其涉及一种端面齿加工方法及装置。

背景技术

差速锁、狗牙离合器广泛应用于驱动桥、变速箱总成，二者主要由移动齿套、固定齿套等零部件组成。移动齿套、固定齿套啮合部位均采用端面齿结构，国内普遍采用铣削加工方式进行端面齿加工，存在以下主要典型问题：

①采用单分度、单齿逐步仿形铣削，加工效率低，以某外径110mm左右移动齿套为例，单件需要加工45分钟；由于端面齿加工效率低，其成为移动齿套、固定齿套加工的瓶颈工序，厂家往往要投入数台设备以及更多的人力。

②铣削加工通常采用加工中心或者普通铣床(+分度盘)，精度较差，而且无法保证倒锥角和齿顶、齿根圆角尺寸，还需要手动进行倒角。

因此，希望有一种技术方案来克服或至少减轻现有技术的至少一个上述缺陷。

发明内容

有鉴于此，本说明书一个或多个实施例的目的在于提出一种端面齿加工方法及装置，以解决上述至少一个问题。

基于上述目的，本说明书一个或多个实施例提供了一种端面齿加工方法，所述端面齿加工方法包括：

获取待加工的端面齿几何参数；

获取螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略；

根据所述螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和所述待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数；

发送所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床，以使得螺旋锥齿轮加工机床根据所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数对待加工的齿坯进行端面齿加工。

可选地，根据所述螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和所述待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数包括：

获取刀具参数生成策略；

根据所述待加工的端面齿几何参数和所述刀具参数生成策略获取刀具压力角、工件压力角和刀具在工件上形成的夹角；

根据所述刀具压力角、工件压力角和刀具在工件上形成的夹角获取机床根锥角。

可选地，所述待加工的端面齿几何参数包括：齿根角、齿顶高、齿根高、齿面宽、离合器中点半径；

获取刀具参数生成策略；

根据所述待加工的端面齿几何参数和所述刀具参数生成策略获取刀盘半径；

根据所述螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和所述待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数还包括：

根据所述刀具压力角、工件压力角、刀具在工件上形成的夹角、齿根角、齿顶高、齿根高、齿面宽、刀盘半径、离合器中点半径获取机床水平轮位修正量。

可选地，根据所述螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和所述待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数还包括：

根据机床水平轮位修正量、刀具压力角、工件压力角、刀具在工件上形成的夹角、离合器中点半径、齿根高、齿面宽和刀盘半径获取齿根角获取偏心角。

可选地，根据所述螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和所述待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数还包括：

根据所述偏心角获取摇台角。

可选地，在发送所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床之前，所述端面齿加工方法还包括：

获取螺旋锥齿轮加工机床调整参数验证策略；

判断所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数是否符合螺旋锥齿轮加工机床调整参数验证策略；若是，则

发送所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床。

可选地，所述判断所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数是否符合螺旋锥齿轮加工机床调整参数验证策略包括：

获取齿坯参数；

根据所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数和所述齿坯参数在三维软件中模拟加工；

获取三维软件模拟加工生成的端面齿模型的几何参数；

获取待加工的端面齿几何参数；

判断所述三维软件模拟加工生成的端面齿模型的几何参数与待加工的端面齿几何参数是否相同；若是，则

发送所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床。

可选地，根据所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数和所述齿坯参数在三维软件中模拟加工包括：

根据所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数构建齿坯和刀具的空间位置关系；

根据所述齿坯参数和所述齿坯和刀具的空间位置关系绘制齿坯模型；

根据所述齿坯和刀具的空间位置关系绘制刀具的刃口曲线；

根据所述齿坯模型和所述刀具的刃口曲线模拟加工。

可选地，根据所述齿坯模型和所述刀具的刃口曲线模拟加工包括：

步骤202，获取刀具的行程半径；

步骤204，根据所述刀具的行程半径、刀具的刃口曲线在所述齿坯模型进行轨迹扫描；

步骤206，获取所述轨迹扫描的深度；

步骤208，判断所述深度是否为全齿深；若是，则

步骤210，获取齿坯模型旋转分度；

步骤212，根据所述齿坯模型旋转分度旋转齿坯模型；

步骤212，循环执行步骤206到步骤212直至完成所有齿的模拟加工。

本申请还提供了一种端面齿加工装置，所述端面齿加工装置包括：

待加工的端面齿几何参数获取模块，所述待加工的端面齿几何参数获取模块用于获取待加工的端面齿几何参数；

螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略获取模块，所述螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略获取模块用于获取螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略；

螺旋锥齿轮加工机床调整参数生成模块，所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数生成模块用于根据所述螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和所述待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数；

发送模块，所述发送模块用于发送所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床，以使得螺旋锥齿轮加工机床根据所述螺旋锥齿轮加工机床调整参数对待加工的齿坯进行端面齿加工。

本申请的有益效果如下：

本申请提供了一种端面齿加工方法，本方法采用螺旋锥齿轮加工机床进行端面齿加工，基于待加工的端面齿几何参数获取螺旋锥齿轮加工机床调整参数，使用螺旋锥齿轮加工机床进行端面齿加工，可以有效提升加工效率。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书一个或多个实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本说明书实施例提供的一种端面齿加工方法流程示意图；

图2为本说明书实施例提供的传统方法加工端面齿的示意图；

图3为本说明书实施例提供的三维软件中模拟加工步骤的示意图；

图4为本说明书实施例提供的三维软件中模拟加工步骤的示意图；

图5为本说明书实施例提供的三维软件中模拟加工步骤的示意图；

图6为本说明书实施例提供的三维软件中模拟加工步骤的示意图；

图7为本说明书实施例提供的三维软件中模拟加工步骤的示意图；

图8为本说明书实施例提供的三维软件中模拟加工步骤的示意图；

图9为本说明书实施例提供的三维软件中模拟加工步骤的示意图；

图10为本说明书实施例提供的三维软件中模拟加工步骤的示意图；

图11为本说明书实施例提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图。

具体实施方式

为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本公开进一步详细说明。

需要说明的是，除非另外定义，本说明书一个或多个实施例使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本说明书一个或多个实施例中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

差速锁、狗牙离合器广泛应用于驱动桥、变速箱总成，二者主要由移动齿套、固定齿套等零部件组成。移动齿套、固定齿套啮合部位均采用端面齿结构，国内普遍采用铣削加工方式进行端面齿加工，存在以下主要典型问题：

①采用单分度、单齿逐步仿形铣削，加工效率低，以某外径110mm左右移动齿套为例，单件需要加工45分钟；由于端面齿加工效率低，其成为移动齿套、固定齿套加工的瓶颈工序，厂家往往要投入数台设备以及更多的人力。

②铣削加工通常采用加工中心或者普通铣床(+分度盘)，精度较差，而且无法保证齿顶倒角(工件面锥和齿面之间的倒角)，还需要手动进行倒角。本申请提供的端面齿加工方法通过刀具根部的修形，就可以在加工过程中直接形成齿顶倒角，不需要手动二次倒角。如图2所示。

图1为本说明书实施例提供的一种端面齿加工方法流程示意图。

参照图1，本申请提供了一种端面齿加工方法，包括：

获取待加工的端面齿几何参数；

获取螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略；

根据螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数；

发送螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床，以使得螺旋锥齿轮加工机床根据螺旋锥齿轮加工机床调整参数对待加工的齿坯进行端面齿加工。

本申请提供了一种端面齿加工方法，本方法采用螺旋锥齿轮加工机床进行端面齿加工，基于待加工的端面齿几何参数获取螺旋锥齿轮加工机床调整参数，使用螺旋锥齿轮加工机床进行端面齿加工，可以有效提升加工效率。应用本方法作为指导，同样以外径110mm左右的移动齿套为例，单件实际加工时间缩短到4分钟，同时能够实现齿顶、齿根圆角及倒锥角的加工。

在一实施例中，根据螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数包括：

获取刀具参数生成策略；

根据待加工的端面齿几何参数和刀具参数生成策略获取刀具压力角、工件压力角和刀具在工件上形成的夹角；

根据刀具压力角、工件压力角和刀具在工件上形成的夹角获取机床根锥角。

举例来说，参照如下公式计算机床根锥角γ：

γ＝90°-i0

式中：Φ

在一实施例中，待加工的端面齿几何参数包括：齿根角、齿顶高、齿根高、齿面宽、离合器中点半径；

获取刀具参数生成策略；

根据待加工的端面齿几何参数和刀具参数生成策略获取刀盘半径；

根据螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数还包括：

根据刀具压力角、工件压力角、刀具在工件上形成的夹角、齿根角、齿顶高、齿根高、齿面宽、刀盘半径、离合器中点半径获取机床水平轮位修正量。

举例来说，参照如下公式计算机床水平轮位修正量ΔX

其中，

式中：δ为齿根角，a为齿顶高，b为齿根高，F为齿面宽，rcp为刀盘半径，A为离合器中点半径，Φ

在一实施例中，根据螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数还包括：

根据机床水平轮位修正量、刀具压力角、工件压力角、刀具在工件上形成的夹角、离合器中点半径、齿根高、齿面宽和刀盘半径获取齿根角获取偏心角。

举例来说，参照如下公式计算偏心角ε：

其中，

式中：δ为齿根角，a为齿顶高，b为齿根高，F为齿面宽，rcp为刀盘半径，A为离合器中点半径，Φ

在一实施例中，根据螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数还包括：

根据偏心角获取摇台角。

举例来说，参照如下公式计算摇台角

式中，ε为偏心角。

在一实施例中，在发送螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床之前，端面齿加工方法还包括：

获取螺旋锥齿轮加工机床调整参数验证策略；

判断螺旋锥齿轮加工机床调整参数是否符合螺旋锥齿轮加工机床调整参数验证策略；若是，则

发送螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床。

本实施例提供的端面齿加工方法，在加工之前对螺旋锥齿轮加工机床调整参数进行验证，避免直接加工造成加工失败产生的经济损失。

在一实施例中，判断螺旋锥齿轮加工机床调整参数是否符合螺旋锥齿轮加工机床调整参数验证策略包括：

获取齿坯参数；

根据螺旋锥齿轮加工机床调整参数和齿坯参数在三维软件中模拟加工；

获取三维软件模拟加工生成的端面齿模型的几何参数；

获取待加工的端面齿几何参数；

判断三维软件模拟加工生成的端面齿模型的几何参数与待加工的端面齿几何参数是否相同；若是，则

发送螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床。

本实施例提供的端面齿加工方法通过三维软件模拟加工，模拟出来的端面齿，需要进行基本参数、齿顶齿根修形等的检查校对，如果出现不合格项，需要酌情对机床参数、刀具基本参数、刀具截面参数等进行修改，然后进行重复验证。

根据最终模拟分析结果，输出机床调整参数，用于指导实际加工机床调整；输出刀具基本参数、刀具轮截面参数，用于修正刀具设计、指导刀具加工。

在一实施例中，根据螺旋锥齿轮加工机床调整参数和齿坯参数在三维软件中模拟加工包括：

根据螺旋锥齿轮加工机床调整参数构建齿坯和刀具的空间位置关系；

根据齿坯参数和齿坯和刀具的空间位置关系绘制齿坯模型；

根据齿坯和刀具的空间位置关系绘制刀具的刃口曲线；

根据齿坯模型和刀具的刃口曲线模拟加工。

在一实施例中，根据齿坯模型和刀具的刃口曲线模拟加工包括：

步骤202，获取刀具的行程半径；

步骤204，根据刀具的行程半径、刀具的刃口曲线在齿坯模型进行轨迹扫描；

步骤206，获取轨迹扫描的深度；

步骤208，判断深度是否为全齿深；若是，则

步骤210，获取齿坯模型旋转分度；

步骤212，根据齿坯模型旋转分度旋转齿坯模型；

步骤212，循环执行步骤206到步骤212直至完成所有齿的模拟加工。

下面以一具体的实施例阐述本方法提供的根据螺旋锥齿轮加工机床调整参数和齿坯参数在三维软件中模拟加工步骤。

根据螺旋锥齿轮加工机床调整参数构建齿坯和刀具的空间位置关系，具体如下：

参照图3，在三维软件绘制机床的原始位置，此时，刀盘处于摇台中心；偏心盘位于摇台一侧，与摇台中心距离为偏心盘半径，

参照图4，根据偏心角对刀盘位置进行调整，

参照图5，调整摇台角，将刀具中心移动到指定位置，此时刀具位置确定，

参照图6，根据齿坯参数和刀具的空间位置关系绘制齿坯，机床根锥角、水平轮位修正量建立刀具和齿坯位置关系。

根据齿坯和刀具的空间位置关系绘制刀具的刃口曲线，刀具的刃口曲线包括刀具压力角、刀顶角等，具体如下：

参照图7，根据刀尖行程直径确定刀具截面基本位置，以此为基础，绘制刀具压力角、刀顶角等，从而确定刀具的截面尺寸。以图7为例，刀具压力角为10°，刀顶角为12°。

根据齿坯模型和刀具的刃口曲线模拟加工，具体如下：

参照图8，根据刀具截面尺寸根据刀具行程半径进行轨迹扫描，根据刀具截面尺寸的轨迹扫描可实现上述加工模拟，

参照图9，单齿加工到全齿深后，工件旋转分度，就能够实现全部轮齿的模拟加工，

参照图10，利用刀具截面参数的细节优化，可进一步完善端面齿的齿顶倒角等细节。切削刃高度、切削刃根部截面优化，在端面齿的齿顶形成倒角。

本加工方法的特点在于刀具一次切削同时对称加工两个轮齿，弧齿端面齿刀具切削量大，又同时切削两个轮齿，因此，加工效率相比传统的铣刀提高很多。

需要说明的是，本说明书一个或多个实施例的方法可以由单个设备执行，例如一台计算机或服务器等。本实施例的方法也可以应用于分布式场景下，由多台设备相互配合来完成。在这种分布式场景的情况下，这多台设备中的一台设备可以只执行本说明书一个或多个实施例的方法中的某一个或多个步骤，这多台设备相互之间会进行交互以完成所述的方法。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。

本申请还提供了一种端面齿加工装置，端面齿加工装置包括：

待加工的端面齿几何参数获取模块，待加工的端面齿几何参数获取模块用于获取待加工的端面齿几何参数；

螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略获取模块，螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略获取模块用于获取螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略；

螺旋锥齿轮加工机床调整参数生成模块，螺旋锥齿轮加工机床调整参数生成模块用于根据螺旋锥齿轮加工机床加工端面齿策略和待加工的端面齿几何参数生成螺旋锥齿轮加工机床调整参数；

发送模块，发送模块用于发送螺旋锥齿轮加工机床调整参数至螺旋锥齿轮加工机床，以使得螺旋锥齿轮加工机床根据螺旋锥齿轮加工机床调整参数对待加工的齿坯进行端面齿加工。

为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本说明书一个或多个实施例时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。

上述实施例的装置用于实现前述实施例中相应的方法，并且具有相应的方法实施例的有益效果，在此不再赘述。

图11示出了本实施例所提供的一种更为具体的电子设备硬件结构示意图，该设备可以包括：处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040和总线1050。其中处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040通过总线1050实现彼此之间在设备内部的通信连接。

处理器1010可以采用通用的CPU(Central Processing Unit，中央处理器)、微处理器、应用专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、或者一个或多个集成电路等方式实现，用于执行相关程序，以实现本说明书实施例所提供的端面齿加工方法。

存储器1020可以采用ROM(Read Only Memory，只读存储器)、RAM(Random AccessMemory，随机存取存储器)、静态存储设备，动态存储设备等形式实现。存储器1020可以存储操作系统和其他应用程序，在通过软件或者固件来实现本说明书实施例所提供的技术方案时，相关的程序代码保存在存储器1020中，并由处理器1010来调用执行。

输入/输出接口1030用于连接输入/输出模块，以实现信息输入及输出。输入输出/模块可以作为组件配置在设备中(图中未示出)，也可以外接于设备以提供相应功能。其中输入设备可以包括键盘、鼠标、触摸屏、麦克风、各类传感器等，输出设备可以包括显示器、扬声器、振动器、指示灯等。

通信接口1040用于连接通信模块(图中未示出)，以实现本设备与其他设备的通信交互。其中通信模块可以通过有线方式(例如USB、网线等)实现通信，也可以通过无线方式(例如移动网络、WIFI、蓝牙等)实现通信。

总线1050包括一通路，在设备的各个组件(例如处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030和通信接口1040)之间传输信息。

需要说明的是，尽管上述设备仅示出了处理器1010、存储器1020、输入/输出接口1030、通信接口1040以及总线1050，但是在具体实施过程中，该设备还可以包括实现正常运行所必需的其他组件。此外，本领域的技术人员可以理解的是，上述设备中也可以仅包含实现本说明书实施例方案所必需的组件，而不必包含图中所示的全部组件。

本申请的一个实施例提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时能够实现如上的端面齿加工方法。

本实施例的计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(PRAM)、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储器(DRAM)、其他类型的随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、电可擦除可编程只读存储器(EEPROM)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(CD-ROM)、数字多功能光盘(DVD)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。

所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本公开的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本说明书一个或多个实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。

另外，为简化说明和讨论，并且为了不会使本说明书一个或多个实施例难以理解，在所提供的附图中可以示出或可以不示出与集成电路(IC)芯片和其它部件的公知的电源/接地连接。此外，可以以框图的形式示出装置，以便避免使本说明书一个或多个实施例难以理解，并且这也考虑了以下事实，即关于这些框图装置的实施方式的细节是高度取决于将要实施本说明书一个或多个实施例的平台的(即，这些细节应当完全处于本领域技术人员的理解范围内)。在阐述了具体细节(例如，电路)以描述本公开的示例性实施例的情况下，对本领域技术人员来说显而易见的是，可以在没有这些具体细节的情况下或者这些具体细节有变化的情况下实施本说明书一个或多个实施例。因此，这些描述应被认为是说明性的而不是限制性的。

尽管已经结合了本公开的具体实施例对本公开进行了描述，但是根据前面的描述，这些实施例的很多替换、修改和变型对本领域普通技术人员来说将是显而易见的。例如，其它存储器架构(例如，动态RAM(DRAM))可以使用所讨论的实施例。

本说明书一个或多个实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本说明书一个或多个实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。