CN103071863A - 成型、展成铣齿机及加工方法 - Google Patents

成型、展成铣齿机及加工方法 Download PDF

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Abstract

一种成型、展成铣齿机及加工方法，包括机座，机座上设有用于支承工件的回转工作台，机座上还通过滑轨安装有X向滑座，X向滑座上通过滑轨安装有Y向滑座，Y向滑座上通过滑轨安装有Z向滑座，刀具总成安装在Z向滑座上。一种采用上述设备铣齿的加工方法，包括以下步骤：刀具旋转形成对工件的切削运动，通过成型加工状态去除绝大部分金属切除量以后，Z向滑座带动刀具轴向运动与工件的转动共同完成单齿槽的展成加工。本发明通过采用上述的设备和方法，可以使用比展成加工通用性更强的刀具，在原有展成刀具模数、压力角两项必要条件中去掉模数的约束条件。在压力角相同的条件下同一把刀具可以加工不同模数的齿轮。

Description

成型、展成铣齿机及加工方法
技术领域
本发明涉及滚铣齿轮加工领域，特别是一种成型、展成铣齿机及加工方法。
背景技术
目前的圆柱外齿轮加工只有两大类方法：一是展成加工，使用滚齿机或者是插齿机。滚齿机利用滚刀刀齿的螺旋升角在连续旋转刀具时刀齿的轴向位置变化来与工件的旋转实现展成运动；插齿机直接以齿数比旋转刀具与工件实现展成运动的对滚。还有一类是成型加工，即为近年出现的间歇分度的成型刀铣齿机。
对于成型加工效率远远高于展成加工，目前的加工精度、粗糙度也不低于展成加工，但有一致命的约束条件就是刀具，一把刀具只能针对某一特定模数、齿数、压力角、变位系数。也就是说一把刀具只能对应一种规格的工件，生产成本较高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种成型、展成铣齿机及加工方法，可以使用比展成加工通用性更强的刀具，在压力角相同的条件下同一把刀具可以加工不同模数的齿轮。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种成型、展成铣齿机，包括机座，机座上设有用于支承工件的回转工作台，机座上还通过滑轨安装有X向滑座，X向滑座上通过滑轨安装有Y向滑座，Y向滑座上通过滑轨安装有Z向滑座，刀具总成安装在Z向滑座上。
所述的Y向滑座和Z向滑座之间还通过转动盘安装有C向转动座。
所述的C向转动座上设有锁紧机构，以使C向转动座可以在Y向滑座上旋转一定角度后锁紧。
所述的X向滑座和/或Z向滑座上设有锁紧机构。
所述的刀具总成中的刀具形状为：刀齿前刀面的形状和与工件共轭齿条上的一个齿形状相同，由多个刀齿的回转体组成一件刀具。
一种采用上述设备铣齿的加工方法，包括以下步骤：
刀具旋转形成对工件的切削运动，除刀具沿工件轴线移动外，刀具还沿其自身轴线的移动，在刀具沿其自身轴线移动的同时工件相应转动，以实现工件的节圆在刀具的节线上做无滑滚动完成一个齿槽的展成加工；
通过上述步骤，实现刀具不限制模数和齿数对齿槽的展成加工。
优化的方案中，使刀具沿其自身轴线移动分别展成单边齿形。
一种采用上述设备铣齿的加工方法，包括以下步骤：
一、刀具旋转形成对工件的切削运动，通过改变刀具与工件的中心距及刀具沿其轴线的位移来改变刀具的全齿高及刀具的节圆齿厚，从而到达改变刀具模数的目的；
二、处于成型加工状态时刀具进行旋转运动，并沿工件轴线移动，由工件的间歇分度实现分齿运动；
三、处于展成加工状态时刀具除具有旋转运动、沿工件轴线移动外还有刀具沿其自身轴线的移动，在刀具沿其自身轴线移动的同时工件相应转动，以实现工件的节圆在刀具的节线上做无滑滚动完成一个齿槽的展成加工；
四、刀具和工件联动移动一定的长度，完成一个齿槽加工之后，刀具与工件脱离接触后刀具回到初始进刀位置、工件转位到下一齿槽的加工起始位置开始下一齿槽的加工；
通过上述步骤，完成全部工件齿槽的加工。
优化的方案中，将C向转动座在Y向滑座上旋转一定角度后锁紧，以实现不同螺旋角的螺旋齿轮的齿槽加工。
进一步优化的方案中，Z向滑座沿Z向运动，配合工件的旋转运动联动实现螺旋齿槽的差动加工。
本发明提供的一种成型、展成铣齿机及加工方法，通过采用上述的设备和方法，可以使用比展成加工通用性更强的刀具，在原有展成刀具模数、压力角两项必要条件中去掉模数的约束条件。在压力角相同的条件下同一把刀具可以加工不同模数的齿轮。
具体如下表中所示：
加工方法 展成加工 成型加工 本发明
刀具参数 　 　 　
模数 必须相同 必须相同 无限制
压力角 必须相同 必须相同 必须相同
齿数 无限制 必须相同 无限制
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为本发明中成型加工时的结构示意图。
图2为本发明中展成加工时的结构示意图。
图3为本发明中展成加工时的流程示意图。
图4为本发明中设备的立体示意图。
图中：工件1，刀具2，刀齿21，回转工作台3，机座4，X向滑座5，立柱6，Y向滑座7，C向转动座8，Z向滑座9，C向旋转，B向旋转，A向旋转。
具体实施方式
如图4中，一种成型、展成铣齿机，包括机座4，机座4上设有用于支承工件1的回转工作台3，由回转工作台3带动工件1实现精确分度。
机座4上还通过滑轨安装有X向滑座5，由X向滑座5的运动，以根据模数不同控制X坐标的进给位置可以实现不同的全齿深切削。
X向滑座5上固定连接有立柱6，立柱6通过滑轨安装有Y向滑座7，Y向滑座7上通过滑轨安装有Z向滑座9，由Y向滑座7提供沿Y坐标运动。该运动实现齿槽加工的沿齿宽方向的进刀。
刀具总成安装在Z向滑座9上。实现刀具总成的Z坐标运动，这一运动与回转工作台3的B向旋转运动联动配合实现齿形的展成加工。此处所述的刀具总成，除刀具本身外，还包括驱动刀具旋转的驱动装置。例如主轴电机，减速机等。
由上述的结构，可以实现直齿齿轮的成型和展成加工,具体加工步骤在后进一步说明。
优化的方案中，如图4中，所述的Y向滑座7和Z向滑座9之间还通过转动盘安装有C向转动座8。具体如图1中，转动盘与Y向滑座7固定连接，C向转动座8与转动盘以圆心固定的方式连接，即C向转动座8可以在转动盘上转动。Z向滑座9与C向转动座8通过滑轨滑动连接。所述的C向转动座8上设有锁紧机构。由此结构，C向转动座8可以在Y向滑座7上旋转一定角度后锁紧，旋转的角度根据螺旋齿轮的参数确定，配合Z向滑座9的运动与回转工作台3的B向旋转运动联动以实现螺旋齿轮的齿槽的差动加工。
所述的X向滑座5上设有锁紧机构。便于在成型加工时，根据模数不同控制X坐标的进给位置以实现不同的全齿深切削。
所述的Z向滑座9上设有锁紧机构。当机床处于粗加工即成型加工状态时，使Z坐标的Z向滑座9处于锁紧状态，为强力铣削的粗加工提供足够的刚性。
如图1-2中，所述的刀具总成中的刀具形状为：刀齿21前刀面的形状和与工件1共轭齿条上的一个齿形状相同，由多个刀齿21的回转体组成一件刀具。
本发明通过在成型铣刀铣齿机的刀架上增加一个沿刀具轴向运动的刀架，即Z向滑座9，在进行成型加工时沿刀具轴向，即Z向的运动被锁紧机构锁紧，以保证成型加工的刀具刚性。在成型加工去除绝大部分金属切除量以后，Z向滑座9的轴向运动锁紧机构释放，刀具轴向运动与工件的转动共同完成单齿槽的展成加工。
一种采用上述设备铣齿的加工方法，包括以下步骤：
一、如图4中，刀具2旋转形成对工件1的切削运动，通过沿X方向移动，改变刀具2与工件1的中心距及刀具沿其轴线的位移来改变刀具的全齿高及刀具的节圆齿厚，从而到达改变刀具模数的目的；如图1中，直齿廓的刀具2安装在Z向滑座9上，无极调速旋转运动实现对工件1的切削加工。
二、如图1中，处于成型加工即粗加工状态时刀具2进行旋转运动，并沿工件1轴线移动，由回转工作台3带动工件1的间歇分度实现分齿运动；即在粗切时，使用成型加工的办法完成绝大部分的切除量，以得到高于展成加工的加工效率。
三、如图2-3中，处于展成加工状态时刀具2除具有旋转运动、沿工件1轴线移动外还有刀具2沿其自身轴线的移动，在刀具2沿其自身轴线移动的同时工件1相应转动，以实现工件1的节圆在刀具2的节线上做无滑滚动完成一个齿槽的展成加工；即粗切完成后机床转入精切状态，由单齿型的刀具逐齿完成每个齿槽的展成加工。
四、刀具2和工件1联动移动一定的长度，例如一个齿距的长度，完成一个齿槽加工之后，刀具2与工件1脱离接触后刀具2回到初始进刀位置、工件1转位到下一齿槽的加工起始位置开始下一齿槽的加工；
通过上述步骤，完成全部工件齿槽的加工。
优化的方案中，在上述方法的基础上，如图4中所示，将C向转动座8在Y向滑座7上旋转一定角度后锁紧，以实现螺旋齿轮的齿槽加工。Z向滑座9沿Z向运动，配合工件1的旋转运动联动实现不同螺旋角的螺旋齿槽的差动加工。
可选的方案中，刀具2旋转形成对工件1的切削运动，除刀具2沿工件1轴线移动外，刀具2还沿其自身轴线的移动，在刀具2沿其自身轴线移动的同时工件1相应转动，以实现工件1的节圆在刀具2的节线上做无滑滚动完成一个齿槽的展成加工；通过上述步骤，实现不限制模数和齿数对齿槽的加工。且使刀具2沿其自身轴线移动分别展成单边齿形。即通过Z向滑座9沿Z坐标偏置刀具，可以分别展成单边齿形。由此方法，不仅可用于任意模数齿轮加工，还可以根据实测齿距误差对被加工齿轮进行补偿修正加工。
本发明提供的一种成型、展成铣齿机及加工方法，通过采用上述的设备和方法，可以使用比展成加工通用性更强的刀具，在原有展成刀具模数、压力角两项必要条件中去掉模数的约束条件。在压力角相同的条件下同一把刀具可以加工不同模数的齿轮。

Claims (10)

1.一种成型、展成铣齿机，包括机座（4），机座（4）上设有用于支承工件（1）的回转工作台（3），其特征是：机座（4）上还通过滑轨安装有X向滑座（5），X向滑座（5）上通过滑轨安装有Y向滑座（7），Y向滑座（7）上通过滑轨安装有Z向滑座（9），刀具总成安装在Z向滑座（9）上。
2.根据权利要求1所述的一种成型、展成铣齿机，其特征是：所述的Y向滑座（7）和Z向滑座（9）之间还通过转动盘安装有C向转动座（8）。
3.根据权利要求2所述的一种成型、展成铣齿机，其特征是：所述的C向转动座（8）上设有锁紧机构，以使C向转动座（8）可以在Y向滑座（7）上旋转一定角度后锁紧。
4.根据权利要求1-3任一项所述的一种成型、展成铣齿机，其特征是：所述的X向滑座（5）和/或Z向滑座（9）上设有锁紧机构。
5.根据权利要求1-3任一项所述的一种成型、展成铣齿机，其特征是：所述的刀具总成中的刀具形状为：刀齿（21）前刀面的形状和与工件（1）共轭齿条上的一个齿形状相同，由多个刀齿（21）的回转体组成一件刀具。
6.一种采用权利要求1-5任一项所述设备铣齿的加工方法，其特征是包括以下步骤：
刀具（2）旋转形成对工件（1）的切削运动，除刀具（2）沿工件（1）轴线移动外，刀具（2）还沿其自身轴线的移动，在刀具（2）沿其自身轴线移动的同时工件（1）相应转动，以实现工件（1）的节圆在刀具（2）的节线上做无滑滚动完成一个齿槽的展成加工；
通过上述步骤，实现刀具（2）不限制模数和齿数对齿槽的展成加工。
7.根据权利要求6所述的一种加工方法，其特征是：使刀具（2）沿其自身轴线移动分别展成单边齿形。
8.一种采用权利要求1-5任一项所述设备铣齿的加工方法，其特征是包括以下步骤：
一、刀具（2）旋转形成对工件（1）的切削运动，通过改变刀具（2）与工件（1）的中心距及刀具沿其轴线的位移来改变刀具的全齿高及刀具的节圆齿厚，从而到达改变刀具模数的目的；
二、处于成型加工状态时刀具（2）进行旋转运动，并沿工件（1）轴线移动，由工件（1）的间歇分度实现分齿运动；
三、处于展成加工状态时刀具（2）除具有旋转运动、沿工件（1）轴线移动外还有刀具（2）沿其自身轴线的移动，在刀具（2）沿其自身轴线移动的同时工件（1）相应转动，以实现工件（1）的节圆在刀具（2）的节线上做无滑滚动完成一个齿槽的展成加工；
四、刀具（2）和工件（1）联动移动一定的长度，完成一个齿槽加工之后，刀具（2）与工件（1）脱离接触后刀具（2）回到初始进刀位置、工件（1）转位到下一齿槽的加工起始位置开始下一齿槽的加工；
通过上述步骤，完成全部工件齿槽的加工。
9.根据权利要求8所述的一种加工方法，其特征是：将C向转动座（8）在Y向滑座（7）上旋转一定角度后锁紧，以实现不同螺旋角的螺旋齿轮的齿槽加工。
10.根据权利要求9所述的一种加工方法，其特征是：Z向滑座（9）沿Z向运动，配合工件（1）的旋转运动联动实现螺旋齿槽的差动加工。
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