CN113878179B - 一种高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于蜗轮生产技术领域。涉及一种高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法，在蜗轮齿部滚齿过程中，先将滚刀沿蜗轮的径向进给滚切蜗轮，再将滚刀沿蜗轮的切向进给滚切蜗轮。本发明在径向进给滚切的基础上，增加切向进给滚切，通过切向进给滚切，滚刀的运动方式类似于蜗杆，模拟蜗轮与蜗杆的传动过程；同时切向进给为小余量的加工，蜗轮轮齿表面粗糙度较好，加工出的蜗轮与配对蜗杆进行传动精度检测，其轮齿接触能够达到≥75％，大大增加了蜗杆副的接触精度和传动精度，加工出的高精度法向直廓蜗轮的精度在传统加工方式基础上提高1～2级。
Description
技术领域
本发明属于蜗轮生产技术领域，涉及一种高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法。
背景技术
现有机床加工蜗轮的方法为单一的采用径向进给加工蜗轮，其加工蜗轮的精度都不高，一般都在5级左右，无法加工精度达到国标3级及以上精度的高精度法向直廓蜗轮。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提高蜗轮齿部的加工精度，提出一种高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法。
为达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法，在蜗轮齿部滚齿过程中，先将滚刀沿蜗轮的径向进给滚切蜗轮，再将滚刀沿蜗轮的切向进给滚切蜗轮。
进一步，径向进给滚切蜗轮为：计算被加工蜗轮和蜗轮滚刀中心距A的尺寸，以机床X轴方向进给进行切削，即沿蜗轮的径向进行加工，直到滚刀中心与蜗轮中心的距离达到A为止；
在加工时，通过机床的电子齿轮箱控制蜗轮滚刀主轴B轴和被加工蜗轮轴C轴参与分齿运动，B轴与C轴转速关系为：
式中：nC—被加工蜗轮轴C轴的转速，r/min；
nB—蜗轮滚刀轴B轴的转速，r/min；
ZB—蜗轮滚刀头数；
ZC—被加工蜗轮齿数。
进一步，在径向进给滚切蜗轮中，控制蜗轮滚刀转速nB＝30～50r/min，X轴径向进给速度为0.1～0.3mm/min。
进一步，切向进给滚切蜗轮为：在径向加工到中心距尺寸A后，停止进行径向进给，蜗轮滚刀的转速保持不变，进而变为蜗轮切向进给，即机床Y轴方向进给，蜗轮滚刀在完成展成运动的同时，沿Y轴方向进行切向附加补偿移动，通过机床的电子齿轮箱中的差动计算软件控制被加工蜗轮作附加旋转运动；
蜗轮滚刀进行切向附加补偿移动的运动关系如下：
而Ky＝K*mn，则
式中：nC—被加工蜗轮轴C轴的转速，r/min；
nB—蜗轮滚刀轴B轴的转速，r/min；
ZB—蜗轮滚刀头数；
ZC—被加工蜗轮齿数；
mn—被加工齿轮法面模数；
γ—滚切刀具螺旋升角；
β—工件螺旋角；
VY—滚刀沿Y轴的移动速度，mm/min；
K—修正系数；
Ky—蜗轮转动一周的滚刀切向附加补偿移动量。
进一步，K的其取值范围为0.08～0.12。
进一步，滚齿加工前的准备，包括如下步骤：
a)调校好蜗轮滚齿机的各项几何精度，达到蜗轮滚齿要求；
b)将被加工蜗轮安装在蜗轮滚齿机的工作台上，校正蜗轮外圆跳动误差在-0.005～0.005，蜗轮端面跳动误差在-0.003～0.003，并锁紧被加工蜗轮；
c)准备好蜗轮滚刀，安装蜗轮滚刀，使滚刀轴线在被加工蜗轮的中心平面内，并与蜗轮轴线相垂直，蜗轮滚刀两端的跳动误差小于0.005，同时对准蜗轮和蜗轮滚刀中心高，确定高度Z轴方向坐标；
d)根据蜗轮滚刀的螺旋升角γ，蜗轮的螺旋角β，旋转蜗轮滚齿机的滚刀角度切入轴A轴的角度，使蜗轮滚刀的刀刃垂直于蜗轮端面。
进一步，步骤d)中，当蜗轮滚刀的螺旋升角与蜗轮的螺旋角方向相同时，A轴旋转角度为γ与β之差；当蜗轮滚刀的螺旋升角与蜗轮的螺旋角方向相反时，A轴旋转角度为γ与β之和。
本发明的有益效果在于：
本发明在径向进给滚切的基础上，增加切向进给滚切，通过切向进给滚切，滚刀的运动方式类似于蜗杆，模拟蜗轮与蜗杆的传动过程；同时切向进给为小余量的加工，蜗轮轮齿表面粗糙度较好，加工出的蜗轮与配对蜗杆进行传动精度检测，其轮齿接触能够达到≥75％，大大增加了蜗杆副的接触精度和传动精度，加工出的高精度法向直廓蜗轮的精度在传统加工方式的基础上提高1～2级。
本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。
附图说明
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作优选的详细描述，其中：
图1为本发明中蜗轮加工示意图。
附图标记：1-蜗轮；2-滚刀。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本发明的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本发明的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
请参阅图1，为一种高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法的示意图，在蜗轮1齿部滚齿过程中，先将滚刀2沿蜗轮1的径向进给滚切蜗轮1，再将滚刀2沿蜗轮1的切向进给滚切蜗轮1。
滚齿加工前的准备，包括如下步骤：
a)调校好蜗轮滚齿机的各项几何精度，达到蜗轮滚齿要求；
b)将被加工蜗轮安装在蜗轮滚齿机的工作台上，校正蜗轮外圆跳动误差在-0.005～0.005，蜗轮端面跳动误差在-0.003～0.003，并锁紧被加工蜗轮；
c)准备好蜗轮滚刀，安装蜗轮滚刀，使滚刀轴线在被加工蜗轮的中心平面内，并与蜗轮轴线相垂直，蜗轮滚刀两端的跳动误差小于0.005，同时对准蜗轮和蜗轮滚刀中心高，确定高度Z轴方向坐标；
d)根据蜗轮滚刀的螺旋升角γ，蜗轮的螺旋角β，旋转蜗轮滚齿机的滚刀角度切入轴A轴的角度，使蜗轮滚刀的刀刃垂直于蜗轮端面；当蜗轮滚刀的螺旋升角与蜗轮的螺旋角方向相同时，A轴旋转角度为γ与β之差；当蜗轮滚刀的螺旋升角与蜗轮的螺旋角方向相反时，A轴旋转角度为γ与β之和。
其中，径向进给滚切蜗轮为：计算被加工蜗轮和蜗轮滚刀中心距A的尺寸，以机床X轴方向进给进行切削，即沿蜗轮的径向进行加工，直到滚刀中心与蜗轮中心的距离达到A为止；
在加工时，通过机床的电子齿轮箱控制蜗轮滚刀主轴B轴和被加工蜗轮轴C轴参与分齿运动，B轴与C轴转速关系为：
式中：nC—被加工蜗轮轴C轴的转速，r/min；
nB—蜗轮滚刀轴B轴的转速，r/min；
ZB—蜗轮滚刀头数；
ZC—被加工蜗轮齿数。
在径向进给滚切蜗轮中，控制蜗轮滚刀转速nB＝30～50r/min，X轴径向进给速度为0.1～0.3mm/min。
其中，切向进给滚切蜗轮为：在径向加工到中心距尺寸A后，停止进行径向进给，蜗轮滚刀的转速保持不变，进而变为蜗轮切向进给，即机床Y轴方向进给，蜗轮滚刀在完成展成运动的同时，沿Y轴方向进行切向附加补偿移动，通过机床的电子齿轮箱中的差动计算软件控制被加工蜗轮作附加旋转运动；
蜗轮滚刀进行切向附加补偿移动的运动关系如下：
而Ky＝K*mn，则
式中：nC—被加工蜗轮轴C轴的转速，r/min；
nB—蜗轮滚刀轴B轴的转速，r/min；
ZB—蜗轮滚刀头数；
ZC—被加工蜗轮齿数；
mn—被加工齿轮法面模数；
γ—滚切刀具螺旋升角；
VY—滚刀沿Y轴的移动速度，mm/min；
K为修正系数，其取值范围为0.08～0.12；
Ky为蜗轮转动一周的滚刀切向附加补偿移动量。
本实施例中加工出的蜗轮与配对蜗杆进行传动精度检测，其轮齿接触能够达到≥75％，大大增加了蜗杆副的接触精度和传动精度，加工出的高精度法向直廓蜗轮的精度在传统加工方式基础上提高1～2级。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (5)
1.一种高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法，其特征在于：在蜗轮齿部滚齿过程中，先将滚刀沿蜗轮的径向进给滚切蜗轮，再将滚刀沿蜗轮的切向进给滚切蜗轮；
径向进给滚切蜗轮为：计算被加工蜗轮和蜗轮滚刀中心距A的尺寸，以机床X轴方向进给进行切削，即沿蜗轮的径向进行加工，直到滚刀中心与蜗轮中心的距离达到A为止；
在加工时，通过机床的电子齿轮箱控制蜗轮滚刀主轴B轴和被加工蜗轮轴C轴参与分齿运动，B轴与C轴转速关系为：
式中：—被加工蜗轮轴C轴的转速，r/min；
—蜗轮滚刀轴B轴的转速，r/min；
ZB—蜗轮滚刀头数；
ZC—被加工蜗轮齿数；
切向进给滚切蜗轮为：在径向加工到中心距尺寸A后，停止进行径向进给，蜗轮滚刀的转速保持不变，进而变为蜗轮切向进给，即机床Y轴方向进给，蜗轮滚刀在完成展成运动的同时，沿Y轴方向进行切向附加补偿移动，通过机床的电子齿轮箱中的差动计算软件控制被加工蜗轮作附加旋转运动；
蜗轮滚刀进行切向附加补偿移动的运动关系如下：
而Ky=K*mn，则
式中：—被加工蜗轮轴C轴的转速，r/min；
—蜗轮滚刀轴B轴的转速，r/min；
ZB—蜗轮滚刀头数；
ZC—被加工蜗轮齿数；
mn—被加工齿轮法面模数；
γ—滚切刀具螺旋升角；
VY—滚刀沿Y轴的移动速度，mm/min；
K—修正系数；
Ky—蜗轮转动一周的滚刀切向附加补偿移动量。
2.根据权利要求1所述的高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法，其特征在于：所述径向进给滚切蜗轮中，控制蜗轮滚刀转速=30~50r/min，X轴径向进给速度为0.1~0.3mm/min。
3.根据权利要求1所述的高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法，其特征在于：K的其取值范围为0.08~0.12。
4.根据权利要求1所述的高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法，其特征在于：滚齿加工前的准备，包括如下步骤：
a）调校好蜗轮滚齿机的各项几何精度，达到蜗轮滚齿要求；
b）将被加工蜗轮安装在蜗轮滚齿机的工作台上，校正蜗轮外圆跳动误差在-0.005~0.005，蜗轮端面跳动误差在-0.003~0.003，并锁紧被加工蜗轮；
c）准备好蜗轮滚刀，安装蜗轮滚刀，使滚刀轴线在被加工蜗轮的中心平面内，并与蜗轮轴线相垂直，蜗轮滚刀两端的跳动误差小于0.005，同时对准蜗轮和蜗轮滚刀中心高，确定高度Z轴方向坐标；
d）根据蜗轮滚刀的螺旋升角γ，蜗轮的螺旋角β，旋转蜗轮滚齿机的滚刀角度切入轴A轴的角度，使蜗轮滚刀的刀刃垂直于蜗轮端面。
5.根据权利要求4所述的高精度法向直廓蜗轮齿部加工方法，其特征在于：步骤d）中，当蜗轮滚刀的螺旋升角与蜗轮的螺旋角方向相同时，A轴旋转角度为γ与β之差；当蜗轮滚刀的螺旋升角与蜗轮的螺旋角方向相反时，A轴旋转角度为γ与β之和。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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