CN111975125B - 一种自动余量分配和对刀的齿轮加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种自动余量分配和对刀的齿轮加工方法，用以解决传统的螺旋锥齿轮加工过程中手动对刀的不足。本发明通过对已加工的齿轮进行检测来建立余量分配和对刀基准，在之后加工同一规格的、已开过槽的齿轮时，可以通过检测并与基准进行比对计算得出自动对刀工件主轴偏转角度，再修正工件主轴的旋转，由于计算过程可以通过预先载入机床软件内的程序进行，因此可以自动进行余量分配和对刀，保证已开槽齿轮的齿槽两侧具有相近的加工余量，减少对刀时间，避免手动对刀的不准确，减少手动对刀的人为调整次数，降低工人的技术要求，提高工作效率和生产效率。

Description

一种自动余量分配和对刀的齿轮加工方法
技术领域
本发明涉及一种齿轮加工方法，特别涉及一种自动余量分配和对刀的齿轮加工方法。
背景技术
在螺旋锥齿轮的加工过程中，已开过槽的齿轮安装到数控螺旋锥齿轮机床上时，由于安装位置的不确定性，使得齿轮加工过程中，刀盘(铣齿机)或砂轮(磨齿机)不能准确地进给到已有的齿轮槽中，使得切削位置不对，使用手动对刀的方法会导致一个面多切、而另一面少切，因此需要多次手动调整工件主轴的偏转角度，调整量需依据操作人员的经验进行调整，影响工作效率，对工人的技术要求高。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种对工人技术要求低、生产效率高的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法。
根据本发明实施例的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法，在螺旋锥齿轮机床上通过检测已加工完成的齿轮的齿槽数据，建立齿轮齿槽的对刀基准模型，在安装待加工齿轮后，通过检测所述待加工齿轮的齿槽数据，再根据建立的所述对刀基准模型计算出自动对刀工件主轴偏转角度，根据所述自动对刀工件主轴偏转角度修正工件主轴的旋转角度之后进行加工。
根据本发明的实施例，至少具有如下技术效果：
本发明中的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法通过对已加工的齿轮进行检测来建立余量分配和对刀基准，在之后加工同一规格的、已开过槽的齿轮时，可以通过检测并与基准进行比对计算得出自动对刀工件主轴偏转角度，再修正工件主轴的旋转，由于计算过程可以通过预先载入机床软件内的程序进行，因此可以自动进行余量分配和对刀，保证已开槽齿轮的齿槽两侧具有相近的加工余量，减少对刀时间，避免手动对刀的不准确，减少手动对刀的人为调整次数，降低工人的技术要求，提高工作效率和生产效率。
根据本发明的一些实施例，在螺旋锥齿轮机床上设置探头装置，通过所述探头装置检测已加工完成的齿轮的齿槽数据和所述待加工齿轮的齿槽数据。
根据本发明的一些实施例，所述探头装置包括探针和安装于所述螺旋锥齿轮机床上且用于控制所述探针移动的移动机构。
根据本发明的一些实施例，所述齿槽数据包括齿槽凸面工件主轴偏转角和齿槽凹面工件主轴偏转角。
根据本发明的一些实施例，建立所述对刀基准模型时，在已加工完成的齿轮上对称的取N个齿槽，采集齿槽凸面和凹面的工件主轴偏转角，计算出齿槽中间的工件主轴偏转角，以此作为对刀基准。
根据本发明的一些实施例，以vex(i)表示第i个齿的凸面测量数据，以cave(i)表示第i个齿的凹面测量数据，以A0表示齿槽中间的工件主轴偏转角，
当测量齿数N＝1时，A0＝[vex(1)-cave(1)]；
当测量齿数N＝2时，A0＝{[vex(1)-cave(1)]+[vex(2)-cave(2)]}/2；
当测量齿数N＝3时，
A0＝{[vex(1)-cave(1)]+[vex(2)-cave(2)]+[vex(3)-cave(3)]}/3；当N大于3时以此类推。
根据本发明的一些实施例，所述待加工齿轮的齿槽数据依照A0的计算方式计算出实际的工件主轴偏转角A1，再以A0减A1计算出自动对刀工件主轴偏转角度△A。
根据本发明的一些实施例，修正工件主轴的旋转角度时，修正角度为△A。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是本发明的一种加工步骤示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
参照图1，本发明提出一种自动余量分配和对刀的齿轮加工方法，在螺旋锥齿轮机床上通过检测已加工完成的齿轮的齿槽数据，建立齿轮齿槽的对刀基准模型，在安装待加工齿轮后，通过检测待加工齿轮的齿槽数据，再根据建立的对刀基准模型计算出自动对刀工件主轴偏转角度，根据自动对刀工件主轴偏转角度修正工件主轴的旋转角度之后进行加工。
本发明中的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法通过对已加工的齿轮进行检测来建立余量分配和对刀基准，在之后加工同一规格的、已开过槽的齿轮时，可以通过检测并与基准进行比对计算得出自动对刀工件主轴偏转角度，再修正工件主轴的旋转，由于计算过程可以通过预先载入机床软件内的程序进行，因此可以自动进行余量分配和对刀，保证已开槽齿轮的齿槽两侧具有相近的加工余量，减少对刀时间，避免手动对刀的不准确，减少手动对刀的人为调整次数，降低工人的技术要求，提高工作效率和生产效率。
齿轮的加工机床主要包括磨齿机和铣齿机两类，显然本发明中的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法适用于两种机床。
在本发明的一些实施例中，相关检测是通过在螺旋锥齿轮机床上设置探头装置，通过探头装置检测已加工完成的齿轮的齿槽数据和待加工齿轮的齿槽数据。由于探头检测技术属于市面上的成熟技术，并且结构较为简单、体积较小，因此采用探头装置进行检测既可以实现相关数据的采集，也有利于确保机床的正常铣齿或磨齿工作。
考虑到齿轮在正常工作中需要转动调节，因此在本发明的一些实施例中，探头装置包括探针和安装于螺旋锥齿轮机床上且用于控制探针移动的移动机构。采用上述结构设置，在进行数据采集时，可以通过移动机构移动探针至齿槽内分别接触齿槽凸面和齿槽凹面，完成数据采集后退出齿槽，以避免阻碍齿轮转动调节。移动机构的具体结构可以参照相关现有技术，在此不作过多描述。
在本发明的一些实施例中，齿槽数据包括齿槽凸面工件主轴偏转角和齿槽凹面工件主轴偏转角，通过两个偏转角可以计算得到齿槽的中间位置的工件主轴偏转角，根据实际的工件主轴偏转角与对刀基准进行计算即可得出角度修正数据。
具体的，在一些实施例中，建立对刀基准模型时，在已加工完成的齿轮上对称的取N个齿槽，采集齿槽凸面和凹面的工件主轴偏转角，计算出齿槽中间的工件主轴偏转角，以此作为对刀基准。
以vex(i)表示第i个齿的凸面测量数据，以cave(i)表示第i个齿的凹面测量数据，以A0表示齿槽中间的工件主轴偏转角：
当测量齿数N＝1时，A0＝[vex(1)-cave(1)]；
当测量齿数N＝2时，A0＝{[vex(1)-cave(1)]+[vex(2)-cave(2)]}/2；
当测量齿数N＝3时，
A0＝{[vex(1)-cave(1)]+[vex(2)-cave(2)]+[vex(3)-cave(3)]}/3；当N大于3时以此类推。
虽然测量数据越多结果越精准，但螺旋锥齿轮为旋转对称结构，因此N取1、2、3即可。
在计算得出A0之后，依照A0的测量、计算方式得到待加工齿轮的齿槽数据。
根据本发明的一些实施例，待加工齿轮的齿槽数据依照A0的计算方式计算出实际的工件主轴偏转角A1，再以A0减A1计算出自动对刀工件主轴偏转角度△A，即△A＝A0-A1。
最后修正工件主轴的旋转角度时，修正角度为△A。
比如计算得出A0＝30°，A1＝60°，则△A＝A0-A1＝-30°，工件主轴需要沿角度减小的方向旋转30°进行修正。
综上可知，本发明中的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法科学合理，能够准确地进行齿轮的余量分配和对刀，确保加工质量，实用性强。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种自动余量分配和对刀的齿轮加工方法，其特征在于：在螺旋锥齿轮机床上通过检测已加工完成的齿轮的齿槽数据，建立齿轮齿槽的对刀基准模型，在安装待加工齿轮后，通过检测所述待加工齿轮的齿槽数据，再根据建立的所述对刀基准模型计算出自动对刀工件主轴偏转角度，根据所述自动对刀工件主轴偏转角度修正工件主轴的旋转角度之后进行加工；所述齿槽数据包括齿槽凸面工件主轴偏转角和齿槽凹面工件主轴偏转角；建立所述对刀基准模型时，在已加工完成的齿轮上对称的取N个齿槽，采集齿槽凸面和凹面的工件主轴偏转角，计算出齿槽中间的工件主轴偏转角，以此作为对刀基准。
2.根据权利要求1所述的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法，其特征在于：在螺旋锥齿轮机床上设置探头装置，通过所述探头装置检测已加工完成的齿轮的齿槽数据和所述待加工齿轮的齿槽数据。
3.根据权利要求2所述的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法，其特征在于：所述探头装置包括探针和安装于所述螺旋锥齿轮机床上且用于控制所述探针移动的移动机构。
4.根据权利要求1所述的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法，其特征在于：以vex(i)表示第i个齿的凸面测量数据，以cave(i)表示第i个齿的凹面测量数据，以A0表示齿槽中间的工件主轴偏转角，
当测量齿数N＝1时，A0＝[vex(1)-cave(1)]；
当测量齿数N＝2时，A0＝{[vex(1)-cave(1)]+[vex(2)-cave(2)]}/2；
当测量齿数N＝3时，
A0＝{[vex(1)-cave(1)]+[vex(2)-cave(2)]+[vex(3)-cave(3)]}/3；当N大于3时以此类推。
5.根据权利要求4所述的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法，其特征在于：所述待加工齿轮的齿槽数据依照A0的计算方式计算出实际的工件主轴偏转角A1，再以A0减A1计算出自动对刀工件主轴偏转角度△A。
6.根据权利要求5所述的自动余量分配和对刀的齿轮加工方法，其特征在于：修正工件主轴的旋转角度时，修正角度为△A。
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