CN101700576A - 环面蜗杆螺旋面的粗加工方法 - Google Patents

环面蜗杆螺旋面的粗加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种适合于多种环面蜗杆螺旋面的粗加工方法，属于环面蜗杆加工方法。技术方案包括环面蜗杆1、车刀2、车刀标线3、垂直交错的蜗杆轴线4和车刀回转轴线5及其公垂线6，垂足分别为O和O′，通过点O′的车刀标线3和回转半径为Rd的左、右刀尖点N、M在由蜗杆轴线4和公垂线6决定的平面内，根据环面蜗杆成形原理，得到环面蜗杆1同一螺旋槽对应中心距OO′时半径为Rd的环面和不同轴截面处左、右螺旋面上一系列对应点，用刀尖点N、M之间的刀尖车削出环面蜗杆1在啮入端和啮出端之间同一螺旋槽在当前环面上的部分，随着中心距OO′不断减小，车削出同一螺旋槽的全部。解决了环面蜗杆磨削余量均化的问题。

Description

环面蜗杆螺旋面的粗加工方法
技术领域
本发明涉及环面蜗杆螺旋面的一种粗加工方法，属于环面蜗杆的加工方法。
背景技术
直廓环面蜗杆螺旋面是采用车刀直线刀刃车削而成，车削效率高，其他包络环面蜗杆如平面、单锥面、双锥面等包络环面蜗杆的螺旋面都是采用相应形状的砂轮磨削而成，磨削效率相对较低，所以，各种包络环面蜗杆的螺旋面的粗加工方法通常分两步：第一步按直廓环面蜗杆螺旋面的车削方法开出蜗杆螺旋槽，第二步用相应形状的砂轮磨削出各种环面蜗杆螺旋面。但是，由于其它环面蜗杆螺旋面与直廓环面蜗杆螺旋面是不一样的，导致在螺旋面磨削时各处磨削余量不一致。
为了使各种环面蜗杆螺旋面磨削时各处余量一致，周良墉在其专著《环面蜗杆修形原理及制造技术》的第10章“平面包络环面蜗杆磨削余量的均化”中，针对平面包络环面蜗杆，归纳了两种磨削余量均化的方法即包络法和修型法。包络法的原理与平面包络蜗杆一样，磨削余量均匀，但缺点是需要制作专门的平面铣刀和专用的铣削头，对机床的刚度要求高，而且需要先粗加工出螺旋槽，该方法未得到广泛应用。修型法有传统的对称修型法、周良墉开发的分段均化法和综合修型均化法，采用车削或铣削的方法，修形原理是通过改变中心距、传动比以及主基圆等参数，使粗加工的蜗杆修形曲线与平面包络环面蜗杆的修形曲线接近但不能一致，因此均化效果不如包络法。
时礼平、吴玉国、李晓宾在2008年第11期的《组合机床与自动化加工技术》中的“平面二次包络环面蜗杆副的数控加工”一文中阐述在数控磨床上用球头刀精确磨削平面包络环面蜗杆螺旋面，计算出球头刀的球心坐标(x，y，z)，但仍然需要按直廓环面蜗杆开螺旋槽或用平面铣刀铣削螺旋面。
发明内容
本发明的目的是要提供一种适用于各种环面蜗杆螺旋面的粗加工方法，使得精加工时蜗杆在各处的余量均匀。
为了达到本发明的目的所采取的技术方案包括环面蜗杆1、车刀2、车刀标线3、蜗杆轴线4和与其垂直交错的车刀回转轴线5以及两轴线的公垂线6，蜗杆轴线4和车刀回转轴线5与公垂线6分别交于点O和O′，中心距OO′是可控制变化的，车刀2上通过点O′的车刀标线3和左、右刀尖点N、M在由蜗杆轴线4和公垂线6决定的平面内，刀尖点N、M关于车刀回转轴线5的回转半径为Rd，根据平面、单锥面、双锥面、渐开面包络环面蜗杆以及双自由度直线环面蜗杆的成形原理，得到环面蜗杆1同一螺旋槽对应一个中心距OO′时半径为Rd的环面和不同轴截面处的左、右螺旋面上一系列对应点Li、Ri的位置坐标(xLi，yLi，zLi)、(xRi，yRi，zRi)，其中轴截面序号i＝1、2、3、…，将此系列对应点分别转到由蜗杆轴线4和公垂线6决定的平面内，计算车刀2上左、右刀尖点N、M分别与此系列对应点重合时的环面蜗杆1和车刀标线3的一系列对应回转位置角分别为在和
Figure G200910235344XD0000024
之间将环面蜗杆1和车刀标线3的回转位置角分步进给，车刀2上刀尖点N、M之间的刀尖逐步车削出环面蜗杆1在啮入端和啮出端之间同一螺旋槽在当前中心距OO′时半径为Rd的环面上的部分，随着中心距OO′不断减小，车削出同一螺旋槽的全部，分齿后，重复上述过程得到其它螺旋槽(如图1)。
本发明提出了环面蜗杆螺旋面的一种粗加工方法中，解决了环面蜗杆磨削余量的均化问题，为环面蜗杆的粗加工提供了一种新的加工方法。
附图说明
图1为环面蜗杆螺旋面的粗加工方法示意图。
图2为在具有C轴、B轴和X轴的三轴联动数控机床上的环面蜗杆螺旋面的粗加工方法示意图。
具体实施方式
下面根据附图对本发明的实施例进行描述。以不修形的平面包络环面蜗杆副为例，相关参数为：中心距a＝250mm、右旋蜗杆头数z1＝1、蜗轮齿数z2＝40、蜗杆分度圆直径d1＝82mm、蜗轮分度圆直径d2＝418mm、蜗轮端面模数mt＝10.45mm、蜗杆齿根圆直径df1＝63.20mm、蜗杆齿顶圆直径da1＝96.64mm、蜗杆齿根圆弧半径Rf1＝218.40mm、蜗杆齿顶圆弧半径Ra1＝201.68mm、主基圆直径db＝158mm、蜗杆工作长度Lw＝130mm。
图2中的数控机床具有三轴联动的C轴、X轴和B轴，以及固定的Z轴，C轴和B轴的公垂线为固定的公垂线6，公垂线6和C轴和B轴的交点分别为O和O′，C轴和B轴的中心距|OO′|由+X度量。将环面蜗杆1安装在C轴上，蜗杆轴线4与Z轴重合，并且环面蜗杆1的喉部中间平面经过X轴；将车刀2安装在B轴上，车刀回转轴线5与Y轴重合，车刀2上的车刀标线3通过B轴上点O′，并且车刀2上的车刀标线3和关于车刀标线3对称的左、右刀尖点N、M在由Z轴和X轴决定的平面XOZ内，刀尖点N、M关于B轴的回转半径为Rd＝Rf1＝218.4mm。取直线刀尖NM且宽度|NM|＝4mm(小于环面蜗杆1的全部齿根槽宽)，刀尖半角为θ＝0.5247°。
根据平面包络环面蜗杆的成形原理，得到环面蜗杆1沿螺旋槽对应的X＝268mm时半径为218.4mm的环面和轴截面按步长0.05°从啮入端到啮出端的左、右螺旋面上一系列对应点Li、Ri的位置坐标(xLi，yLi，zLi)、(xRi，yRi，zRi)，其中轴截面序号i＝1、2、3、…，将此系列对应点分别转到平面XOZ内，计算车刀2上左、右刀尖点N、M分别与此系列对应点重合时的环面蜗杆1和车刀标线3的一系列对应回转位置角
Figure G200910235344XD0000041
分别为
Figure G200910235344XD0000042
其中
Figure G200910235344XD0000043
根据刀尖半角θ、在每个轴截面上车刀标线3在左、右螺旋面上的回转位置角差值的最大值
Figure G200910235344XD0000045
和车刀每次进给时直线刀尖NM有20％的重叠，车削螺旋槽时车刀2的进给次数按
Figure G200910235344XD0000046
取整，每个轴截面上车刀2的进给量
Figure G200910235344XD0000047
分n次进给，编制数控程序，车刀2的刀尖逐步车削出环面蜗杆1在啮入端和啮出端之间螺旋槽在该X值时半径为Rd的环面上的部分。
按步长0.2mm，X从268mm到250mm变化，重复上述过程，车削出环面蜗杆1的螺旋槽的全部。

Claims (1)

1.环面蜗杆螺旋面的粗加工方法，其特征在于，包括环面蜗杆(1)、车刀(2)、车刀标线(3)、蜗杆轴线(4)和与其垂直交错的车刀回转轴线(5)以及两轴线的公垂线(6)，蜗杆轴线(4)和车刀回转轴线(5)与公垂线(6)分别交于点O和O′，中心距OO′是可控制变化的，车刀(2)上通过点O′的车刀标线(3)和左、右刀尖点N、M在由蜗杆轴线(4)和公垂线(6)决定的平面内，刀尖点N、M关于车刀回转轴线(5)的回转半径为Rd，根据平面、单锥面、双锥面、渐开面包络环面蜗杆以及双自由度直线环面蜗杆的成形原理，得到环面蜗杆1同一螺旋槽对应一个中心距OO′时半径为Rd的环面和不同轴截面处的左、右螺旋面上一系列对应点Li、Ri的位置坐标(xLi，yLi，zLi)、(xRi，yRi，zRi)，其中i为全部轴截面的序号，将此系列对应点分别转到由蜗杆轴线4和公垂线6决定的平面内，计算车刀2上左、右刀尖点N、M分别与此系列对应点重合时的环面蜗杆1和车刀标线3的一系列对应回转位置角
Figure F200910235344XC0000011
分别为
Figure F200910235344XC0000012
在
Figure F200910235344XC0000013
Figure F200910235344XC0000014
和
Figure F200910235344XC0000015
之间将环面蜗杆1和车刀标线3的回转位置角分步进给，车刀2上刀尖点N、M之间的刀尖逐步车削出环面蜗杆1在啮入端和啮出端之间同一螺旋槽在当前中心距OO′时半径为Rd的环面上的部分，随着中心距OO′不断减小，车削出同一螺旋槽的全部，分齿后，重复上述过程得到其它螺旋槽。
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