CN101870019A

CN101870019A - 电火花线切割加工直齿锥齿轮的方法

Info

Publication number: CN101870019A
Application number: CN201010201744A
Authority: CN
Inventors: 查济瑞
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2010-06-17
Filing date: 2010-06-17
Publication date: 2010-10-27

Abstract

本发明涉及一种电火花线切割加工直齿锥齿轮的方法，采用一台能线切割锥面的已有电火花机床，在其加工区一侧附设一圆分度工作台，用于装夹工件及调整并固定其轴线位置，使垂直的电极丝基线位于工件轴剖面中，并与轴心线构成等于工件节锥角的夹角，调整电极丝基线使与节锥母线重合。此时沿各处背锥展平形成的假想齿轮都处于水平。调整机床上下两层导丝咀的工作面高度，使分别达到工件小端和大端假想齿轮所在处或附近。按比例并按同相和同等插补点数绘制出两工作面中一个假想整齿的齿形曲线，开启机床使两导丝咀分别同步跟踪相应曲线完成一个齿的切割并退到起始点，静候对工件实行单齿分度后，继续下一齿的同样过程，直到完成整圈齿的加工。

Description

电火花线切割加工直齿锥齿轮的方法

(一)技术领域：

本发明涉及一种电火花线切割加工直齿锥齿轮的方法，属于机械技术领域。

(二)背景技术：

直齿锥齿轮是常用的一种机械传动副部件，用于在相交的两轴间进行传动，特别是交成直角的直齿锥齿轮副最为常见。作为一种空间啮合副的直齿锥齿轮副，为了克服分析和精确加工时实际存在的困难，必然要以容忍少些误差为代价采纳在渐开线平面啮合中行之有效的方法，包括成形法和展成法两类切齿加工方法，前一类技术难度较低，投入较小，但加工质量差，消耗大；后一类加工质量较好，但技术难度较高，所需设备和刀具等都价格昂贵，投入很大。

低精度的直齿锥齿轮只适合于低速低参数工作条件下使用。针对日益增多的大规格高参数直齿锥齿轮的实际需求的提出，一项申请号为：200810123589.9的采用电火花线切割技术加工直齿锥齿轮的发明专利，已由国家知识产权局审定公布。应该认为这是在本领域中一次可喜的突破，可以克服历来直齿锥齿轮采用切削加工难于超越的困难。

经过对此项专利的进一步分析研究，发现其中还存在一些问题和不足，主要来源于：(1)工作过程依赖于由回转台的旋转和一个导丝架的纵向移动构成的分度传动链，因此转台精度既动态地影响工件齿距，也影响工件齿形；(2)机床两个分别双向可控的导丝架被限制成一个固定，另一个只保留纵向一个自由度，使编程和切割过程的控制监视较少直观性。

(三)发明内容：

针对上述分析，本发明旨在提供一种新的电火花线切割加工直齿锥齿轮的方法。

本发明的技术解决方案如下：

采用一台能切割锥面的已有市售的电火花线切割机床，所述机床的电极丝通常为垂直地立式设置，在其加工区一侧附设一圆分度工作台，用于装夹工件并调整与固定工件轴心线所在的位置，使垂直的电极丝基线位于工件的轴剖面中，并与轴心线构成等于工件节锥角的夹角。同时，调整电极丝基线位置使与节锥母线重合，此时沿各处背锥展平形成的所有假想齿轮平面自然都处于水平，并由节锥母线通过各个节点上下联成一串。调整机床上下两层导丝咀水平工作面的高度，使分别与工件小端和大端假想齿轮所在水平面等高。绘制出各自平面中一个假想整齿的齿形曲线，大端按工件名义模数，小端按两端锥距之比的缩小倍数。保持两曲线具有相互对应的相位及相等的分割插补点数，对应点相连将得出工件一个锥齿的直纹齿面。具体加工过程由机床编程控制两

经过对此项专利的进一步分析研究，发现其中还存在一些问题和不足，主要来源于：(1)工作过程依赖于由回转台的旋转和一个导丝架的纵向进给移动构成的分度传动链，因此转台精度既动态地影响工件齿距，也影响工件齿形；(2)机床两个分别双向可控的导丝架被限制成一个固定，另一个只保留纵向一维自由度，使编程和切割过程的控制监视较少直观性。

(三)发明内容：

本发明的技术解决方案如下：

采用一台能切割锥面的已有市售的电火花线切割机床，所述机床的电极丝通常为垂直地立式设置，在其加工区一侧附设一圆分度工作台，用于装夹工件并调整与固定工件轴心线所在的位置，使垂直的电极丝基线位于工件的轴剖面中，并与轴心线构成等于工件节锥角的夹角。同时，调整电极丝基线位置使与节锥母线重合，此时沿各处背锥展平形成的所有假想齿轮平面自然都处于水平，并由节锥母线通过各个节点上下联成一串。调整机床上下两层导丝咀水平工作面的高度，分别取邻近工件小端和大端处导丝咀可达的两假想齿轮所在水平面为工作面。按缩放比绘制出以大端为基础的各自平面中一个假想整齿的齿形曲线，所述缩放比等于工作面所在处的锥距与大端锥距之比。保持两曲线具有相互对应的相位及相等的分割插补点数，对应点相连将得出工件锥齿的直纹齿面。具体加工过程由机床编程控制两电极丝架在各自工作平面中的跟踪蚀割路径得以实现，启动机床由起点出发走完蚀割路径后退回到起点处，静侯工件转台实行单齿分度，再启动对下一齿的同样过程，直到完成整圈齿的加工。

上述加工中，如工件顶锥面在毛坯加工时已经作成，可从编好的蚀割路径程序中将有关段修改删除。另外，工件的单齿分度可以简单地手动，也可以添加PLC实现自动。

本方法除拥有与电火花线切割加工直齿锥齿轮方法已有专利共有的特点外，还有以下特点：

(1)切割与分度过程交错独立进行，其间不受动态传动链和伺服控制的关联约束，因此减小了设备对工件误差传递的影响：齿形误差只来源于导丝架跟踪系统，齿距误差取决于转台的静态分度精度，这相应地降低了对配置转台的技术要求。并且，越是重大的工件，加工时采取固定的方式更为有利。

(2)利用直齿锥齿轮沿节锥母线横切得出的所有背锥展平齿形具有线性比例关系，只要选取其中可用的两层横切面作为工作面，使上下两层导丝咀的所在位置分别与其等高，使其间距可减小到等于或稍大于齿宽。同时充分发挥各导丝咀单独可控的能力，使其分别同步跟踪所在工作平面中预先绘制好的齿形曲线，处于对应点连线的电极丝将切割出工件直纹齿面上的一条条直母线。借助于机床现有条件并可对上下齿形的跟踪切割过程进行较为直观的模拟监视。

(四)附图说明：

附图1为本发明的设备配置和加工示意图。其中：

1为一台能加工直纹锥面的立式电火花线切割机床；

2为放置在机床加工区一侧的分度工作台底座；

3为倾斜调节轴心线倾角使等于工件节锥角的分度工作台；

4为固装在工作台轴心上的工件毛坯；

5和6为可分别自由调节高低位置并在水平面中实行纵横二维伺服跟踪的上下导丝架。图中均处于平面坐标系的原点。

附图2为通过上下导丝咀的两假想齿的齿形曲线，其中：

1为对应于大端附近下导丝咀处的齿形曲线；

2为对应于小端附近上导丝咀处的齿形曲线；

4为位于工件轴剖面中一个齿的对称中心线，3和4在完成曲线绘制后加以删除。

(五)具体实施方式：

本发明的具体实施实际上就是针对给定工件尺寸参数后的配置调整与操作，按专利说明书调整好工件与机床的相对位置，当电极丝正好垂直地位于原点时，应与工件轴剖面中的一条节锥母线重合，如附图1所示。当工件毛坯未预先粗作出齿形时，此处不可选作加工起始点，起始点应选在顶锥面以外。

附图1还显示出为了便于两导丝咀的进入到位，分别将其设置在距离大小端h1和h2处，在该两处绘制跟踪齿形曲线时，应按两处锥距与大端锥距之比R1/R和R2/R作为缩放比并以大端齿形为基础画出。

附图2显示出对称于齿形中心线的上下齿形曲线，也可以改换成对称于齿槽中心线的上下齿槽曲线。其结果相当于将工件转过半个齿距角。

按机床编程手册编制的跟踪程序，可跳过已作出的锥顶部分，另外可以利用曲线的对称特性简化程序。

跟踪线切割和分度两个过程逐齿交替地间歇进行，直到完成整圈齿的加工。

Claims

1.一种电火花线切割加工直齿锥齿轮的方法，其特征在于：采用一台具有线切割锥面能力的已有电火花机床，在其加工区一侧附设一圆分度工作台，用于装夹工件及调整并固定其轴心线位置，使垂直的电极丝基线位于工件轴剖面中，并与轴心线构成等于工件节锥角的夹角，调整电极丝纵向位置使与节锥母线重合。此时沿母线不同高度的由各处背锥展平形成的假想齿轮都处于水平。按以下确定直母线位置：调整机床上下两层导丝咀的工作面高度，分别达到工件大小两端附近导丝咀能够进入的高度。按两处的锥距与大端锥距之比作为图形缩放比，在大端假想齿齿形曲线的基础上分别绘制出两工作面上一个整齿的曲线，所述两曲线具有同相位和同数量的对应的分割插补点。开启机床使两导丝咀分别同步跟踪相应曲线完成一个齿的蚀割后退回到起始点，静侯对工件实行单齿分度后，继续下一齿的蚀割和分度的交替过程，直到完成整圈齿的加工。

2.根据权利要求1所述的电火花线切割加工直齿锥齿轮的方法，其特征在于：蚀割和分度两过程是在对方完成动作并停止后才接续进行的，彼此之间无运动关连，运动结果也互不影响。前者只涉及齿形，后者只涉及齿距。这有利于简化设备的构成与操作，分度台可以是手动，也可以加PLC实行数控自动。

3.根据权利要求1所述的电火花线切割加工直齿锥齿轮的方法，其特征在于：充分发挥所用机床上下两层导丝架可以在各自的水平工作面中实行两维跟踪的功能，并利用直齿锥齿轮垂直于节锥母线的所有背锥假想齿轮齿形具有线性缩放的特性，只要就近选择工件大小端以外导丝咀可达的上下两个位置作为其工作面，并按比例绘好各自面上的一个整齿齿形曲线，线切割时，处于相应点连线上的导电丝段将蚀割出直纹齿面上的一条母线，最终连成一个整齿的齿面。所述方法缩短了工作导电丝的长度和两导丝架之间的距离，有利于改善切割加工过程，也扩展了机床适于加工的工件的齿宽范围。