CN110369773B - 精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种误差更小、精度更高的精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法，本发明相较于现有方案在对截面齿部中心与基准端面齿部中心的夹角进行计算时，在满足计算精度的前提下参数更少、公式更加简单，便于计算且不容易出错；同时，工艺键槽作为加工斜齿轮内孔键槽找正基准从M点到N点距离较大，通过控制齿轮内孔键槽中心对齿部或齿槽中心对称度使加工精度在0.05mm以内；而且，在寻边器找正与齿面不发生干涉的情况下，该方法对于齿轮任意截面齿部或齿槽中心对键槽中心的对称度均能保证。

Description

精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法

技术领域

本发明属于齿轮键槽加工方法技术领域，具体涉及精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法。

背景技术

齿轮传动设备比如造粒机、圆盘剪、飞剪、碎边剪设备等中往往要求保证齿轮传动的同步性，因此相应齿轮内孔的键槽中心与齿轮的齿部或齿槽中心必须保证对称度。机械加工对于齿轮内孔键槽中心的确定，传统的方法是人工划线。由于工人技术水平及视觉误差的原因，尤其对于斜齿圆柱齿轮，仅靠人工划线无法保证高精度对称度的要求，因此对于对称精度要求较高的产品，目前通常的方法如下：1、设计制作对齿部或齿槽的工装：该方法对齿部或齿槽工装的设计及制造要求较高，成本往往也很高，因此对于批量产品可以考虑做对齿部或齿槽工装的方法；2、利用机床确定齿部或齿槽中心后划线：该方法对于单件产品来说一般直接在机床上确定齿部或齿槽中心然后划线；尽管利用机床划线比人工划线精确很多，但是在键槽最终线切割加工中需要以机床的划线找正，由于划的线粗细不同以及视觉误差等原因存在，很难精确保证键槽中心与齿部或齿槽中心的对称度。

为了确保键槽中心与齿部或齿槽中心的对称度，申请号为201710595079.0的专利公开了一种控制加工键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法，其利用机床确定齿部或齿槽中心后再在齿轮内孔铣一浅槽作为最终键槽加工的找正基准，虽然该方法相比划线方法加工的齿轮内孔键槽中心与齿轮的齿部或齿槽中心对称度精确度更高；但是浅槽长度非常有限，最终线切割键槽找正或在有角铣头的镗床找正的时候对于直径较大的齿轮其找正距离越短误差越大，因此最终加工的键槽中心与齿部或齿槽中心对称度精度的未必能保证。

发明内容

为了解决以上技术问题，本发明提供一种误差更小、精度更高的精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法。

为了达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法，具体包括以下步骤：

S1、前期加工：在前期加工时，在斜齿轮的基准端面上设置一工艺圆柱台；

S2、零件安装夹紧：在具有第四轴的数控铣床上，找正斜齿轮的内孔及基准端面，并将零件夹紧在第四轴卡盘上；

S3、确定斜齿轮内孔中心坐标：将寻边器安装在数控铣床的主轴上，用寻边器碰触斜齿轮的内孔，确定斜齿轮的内孔在设置有工艺圆柱台一端的中心位置O(x，z)为坐标原点O(0，0)；然后将寻边器沿斜齿轮的分度圆移动，用寻边器的球头最下端触碰斜齿轮的基准端面，记录基准端面的Y轴数据为y1，定义r为寻边器的球头半径，寻边器沿y轴向下移动距离r，以此时寻边器的球头中心为坐标原点并以斜齿轮的基准端面为水平面建立空间直角坐标系；

S4、确定斜齿轮任意截面的齿部中心位置：将寻边器沿Y轴向下移动h后到达齿轮截面，取斜齿轮的任意一齿部，用寻边器触碰所选齿部的其中一个齿面的分度圆上的点，记录此时的角度为0°，通过数控铣床使斜齿轮旋转α度角后，使寻边器触碰到齿部的另一个齿面的分度圆上的点，由数控铣床的数控坐标读取斜齿轮此时的转角α，令γ=α/2，将斜齿轮反转γ度角，此时数控铣床的主轴中心所在位置为齿轮截面上该齿部的中心线位置；

S5、确定斜齿轮基准端面的齿部中心位置：通过公式ω=h*tgβ*360/(π*D) 计算齿轮截面与基准端面两者齿部中心之间的夹角ω，其中：h为齿轮截面与基准端面之间的距离，β为斜齿轮的螺旋角，D为斜齿轮的分度圆直径，然后，通过数控铣床旋转机床第四轴使得齿轮转动ω度角，由于斜齿轮的旋向不同，左旋齿轮逆时针旋转ω，右旋齿轮顺时针旋转ω；

S6、加工工艺键槽：将安装在主轴上的寻边器换成铣刀，在工艺圆柱台的端面上沿已找正齿部中心线方向铣一工艺键槽；

S7、加工内孔键槽：采用在线切割机或在有角铣头的镗床上找正工艺键槽任意一条边上的M点到N点跳动在0.01mm以内，加工内孔键槽到目标尺寸；

S8、去除工艺圆柱台。

进一步的，在步骤S7加工内孔键槽之后，还包括检验步骤：用寻边器分别检测已加工好的内孔键槽的两边，确定内孔键槽的中心，对比内孔键槽的中心与斜齿轮的齿部中心即可确定内孔键槽与齿部中心的对称度。

进一步的，所述寻边器为光电式寻边器。

进一步的，所述h的大小为3-10mm。

进一步的，所述工艺圆柱台的外径略小于斜齿轮的齿根圆直径，工艺圆柱台与齿轮两者具有相同的内径，工艺圆柱台的高度不小于5mm。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明相较于现有方案在对截面齿部中心与基准端面齿部中心的夹角进行计算时，在满足计算精度的前提下参数更少、公式更加简单，便于计算且不容易出错；同时，工艺键槽作为加工斜齿轮内孔键槽找正基准从M点到N点距离较大，可控制齿轮内孔键槽中心对齿部或齿槽中心对称度使加工精度在0.05mm以内；而且，在寻边器找正与齿面不发生干涉的情况下该方法对于齿轮任意截面齿部或齿槽中心对键槽中心的对称度均能保证。

附图说明

图1是本发明中工艺圆柱台与斜齿轮的位置关系示意图；

图2是空间直角坐标系的建立示意图；

图3是将斜齿轮安装在第四轴卡盘上的安装示意图；

图4是点E在基准端面上的投影示意图；

图5是工艺键槽与工艺圆柱台的位置关系示意图；

图中标记：1、工艺圆柱台，2、斜齿轮，3、基准端面，4、第四轴卡盘，5、齿轮截面，6、工艺键槽，7、内孔。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法，具体包括以下步骤：

S1、前期加工：如图1所示，在前期加工时，在斜齿轮2的基准端面3上设置一工艺圆柱台1；进一步优化本方案，所述工艺圆柱台1的外径略小于斜齿轮2的齿根圆直径，工艺圆柱台1与齿轮两者具有相同的内径，工艺圆柱台1的高度在高度允许的情况下越大越好，其不小于5mm；

S2、零件安装夹紧：在具有第四轴的数控铣床上，找正斜齿轮2的内孔及基准端面3，并将零件夹紧在第四轴卡盘4上，如图3示；

S3、确定斜齿轮内孔中心坐标：将寻边器安装在数控铣床的主轴上，寻边器为光电式寻边器，用寻边器碰触斜齿轮2的内孔，如图2所示，确定斜齿轮2的内孔在设置有工艺圆柱台1一端的中心位置O(x，z)为坐标原点O(0，0)；然后将寻边器沿斜齿轮2的分度圆移动，用寻边器的球头最下端触碰斜齿轮2的基准端面3，记录基准端面3的Y轴数据为y1，定义r为寻边器的球头半径，寻边器沿y轴向下移动距离r，以此时寻边器的球头中心为坐标原点并以斜齿轮2的基准端面3为水平面建立空间直角坐标系；

S4、确定斜齿轮任意截面的齿部中心位置：由于齿轮齿部端面加工中有毛刺或者倒角的影响，直接用寻边器找端面齿部棱边数据是不真实，因此将寻边器沿Y轴向下移动h后到达齿轮截面5，由于是斜齿轮，平移距离太多容易造成光电式寻边器与齿面干涉，故h的大小为3-10mm。取斜齿轮2的任意一齿部，用寻边器触碰所选齿部的其中一个齿面C 8的分度圆上的点，记录此时的角度为0°，通过数控铣床使斜齿轮2旋转α度角后，使寻边器触碰到齿部的另一齿面D 9的分度圆上的点，由数控铣床的数控坐标读取斜齿轮2此时的转角α，令γ=α/2，将斜齿轮2反转γ度角，此时数控铣床的主轴中心所在位置为齿轮截面5上该齿部的中心位置，如图4所示，此点即为点E；

S5、确定斜齿轮基准端面3的齿部中心位置：通过公式ω=h*tgβ*360/(π*D) 计算齿轮截面5与基准端面3两者齿部中心之间的夹角ω，其中：h为齿轮截面5与基准端面3之间的距离，β为斜齿轮2的螺旋角，D为斜齿轮2的分度圆直径，然后，通过数控铣床旋转机床第四轴使得齿轮转动ω度角，由于斜齿轮2的旋向不同，左旋

齿轮逆时针旋转ω，右旋齿轮顺时针旋转ω；

S6、加工工艺键槽：如图5所示，将安装在主轴上的寻边器换成铣刀，在工艺圆柱台1的端面上沿已找正齿部中心线方向铣一工艺键槽6，工艺键槽宽度可以铣到零件键槽尺寸，也可以铣成任意图纸尺寸，只要能够满足打表的找正,工艺键槽宽度越小键槽长度越长找正越接近中心线长度，键槽中心与齿部（或齿槽）对称精度越高，工艺键槽深度略小于工艺圆柱台的高度。

S7、加工内孔键槽：采用在线切割机或在有角铣头的镗床上找正工艺键槽6任意一条边上的M点到N点跳动在0.01mm以内，加工内孔键槽到目标尺寸；

S8、在车床上去除工艺圆柱台1。

进一步优化本方案，在步骤S7加工内孔键槽之后，还包括检验步骤：用寻边器分别检测内孔键槽的两边，确定内孔键槽的中心，对比内孔键槽的中心与斜齿轮2的齿部中心即可确定内孔键槽与齿部中心的对称度。

对于齿轮内孔键槽对齿部或齿槽中心对称度精度要求较高时，采用本发明方法，计算和操作简单，无需高档设备，经济实用，完全能够保证质量。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (3)

1.精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1、前期加工：在前期加工时，在斜齿轮（2）的基准端面（3）上设置一工艺圆柱台（1），所述工艺圆柱台（1）的外径略小于斜齿轮（2）的齿根圆直径，工艺圆柱台（1）与齿轮两者具有相同的内径，工艺圆柱台（1）的高度不小于5mm；

S2、零件安装夹紧：在具有第四轴的数控铣床上，找正斜齿轮（2）的内孔（7）及基准端面（3），并将零件夹紧在第四轴卡盘（4）上；

S3、确定斜齿轮内孔中心坐标：将寻边器安装在数控铣床的主轴上，用寻边器碰触斜齿轮（2）的内孔（7），确定斜齿轮（2）的内孔在设置有工艺圆柱台（1）一端的中心位置O(x，z)为坐标原点O(0，0)；然后将寻边器沿斜齿轮（2）的分度圆移动，用寻边器的球头最下端触碰斜齿轮（2）的基准端面（3），记录基准端面（3）的Y轴数据为y1，定义r为寻边器的球头半径，寻边器沿y轴向下移动距离r，以此时寻边器的球头中心为坐标原点并以斜齿轮（2）的基准端面（3）为水平面建立空间直角坐标系；

S4、确定斜齿轮任意截面的齿部中心位置：将寻边器沿Y轴向下移动h后到达齿轮截面（5），所述h的大小为3-10mm，取斜齿轮（2）的任意一齿部，用寻边器触碰所选齿部的其中一个齿面的分度圆上的点，记录此时的角度为0°，通过数控铣床使斜齿轮（2）旋转α度角后，使寻边器触碰到齿部的另一个齿面的分度圆上的点，由数控铣床的数控坐标读取斜齿轮（2）此时的转角α，令γ=α/2，将斜齿轮（2）反转γ度角，此时数控铣床的主轴中心所在位置为齿轮截面（5）上该齿部的中心线位置；

S5、确定斜齿轮基准端面的齿部中心位置：通过公式ω=h*tgβ*360/(π*D) 计算齿轮截面（5）与基准端面（3）两者齿部中心之间的夹角ω，其中：h为齿轮截面（5）与基准端面（3）之间的距离，β为斜齿轮（2）的螺旋角，D为斜齿轮（2）的分度圆直径，然后，通过数控铣床旋转机床第四轴使得齿轮转动ω度角，由于斜齿轮（2）的旋向不同，左旋齿轮逆时针旋转ω，右旋齿轮顺时针旋转ω；

S6、加工工艺键槽：将安装在主轴上的寻边器换成铣刀，在工艺圆柱台（1）的端面上沿已找正齿部中心线方向铣一工艺键槽（6）, 工艺键槽深度略小于工艺圆柱台的高度；

S7、加工内孔键槽：找正工艺键槽（6）任意一条边两端上的M点到N点跳动在0.01mm以内，加工内孔键槽到目标尺寸；

S8、去除工艺圆柱台（1）。

2.根据权利要求1所述的精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法，其特征在于：在步骤S7加工内孔键槽之后，还包括检验步骤：用寻边器分别检测已加工好的内孔键槽的两边，确定内孔键槽的中心，对比内孔键槽的中心与斜齿轮（2）的齿部中心即可确定内孔键槽与齿部中心的对称度。

3.根据权利要求1或2所述的精确控制斜齿轮内孔键槽与齿部或齿槽中心对称度的方法，其特征在于：所述寻边器为光电式寻边器。

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