CN114211059B - 一种用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法，设计蜗杆加工技术领域，通过机械将圆环面包络圆柱蜗杆径向刨开，以蜗杆中心为原点建立O_w坐标系，以刀具环中心为原点建立O_t坐标系；将刀具环相对与工件的横截面倾斜设置，倾斜角为γ,刀具环轴线和蜗杆轴线的偏心距设为L；将圆环面包络圆柱蜗杆的轮廓坐标按照公式1一段移动距离Q，将坐标通过公式2转换到刀具上，变换后的轮廓坐标按公式3沿圆周轨迹移动到刀具环轴向平面，形成刀具环轴向平面上特定工作截面的投影轮廓。该用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法，可以解决用旋风铣来加工圆环面包络圆柱蜗杆过程中所产生的过切或少切的现象,并且提高圆环面包络圆柱蜗杆的加工效率。

Description

一种用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法

技术领域

本发明涉及蜗杆加工技术领域，具体为一种用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法。

背景技术

刀具廓形即为刀具切削刃在任意一平面上的正投影所形成的曲线，利用旋铣技术加工蜗杆时，由于旋风铣是采用断续切削，在蜗杆的牙型上会不可避免的出现过切或少切的现象。在蜗杆的旋铣加工中，为确保牙型的加工精度和表面质量，避免断续包络切削成形时出现过切现象，正确设计旋铣刀具的廓形变的至关重要。

在进行刀具廓形的设计时，消除旋铣过程中的过切现象最为重要，不同的设计方法有着不同的效果。利用滚道法向截形设计刀具廓形，通常是由滚道法向截形直接或间接的得到前刀面上的刀具廓形；利用接触条件法设计刀具廓形是通过旋铣成形过程中刀具与滚道的接触关系来确定接触线，再以接触线来设计刀具廓形；而据接触条件设计的刀具廓形几乎与滚道理想法向截形一致，以此刀具加工的螺纹滚道仍存在明显的过切现象，并且据滚道法向截形设计的刀具廓形过切现象更为严重。

现有刀具廓形设计的缺点主要是在进行旋风铣削加工时,其螺纹在正视图内，其各不同半径处的轨迹，组成不同的正弦曲线。而刀具在此平面内的投影，则为一条直线导致切削是两者轨迹不同，若按照工件轴向截面的蜗杆齿槽廓形设计刀具廓形，会在加工过程中会产生过切或少切现象,导致工件尺寸与标准尺寸产生偏差。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法，以解决上述背景技术中提出现有刀具廓形设计会在加工过程中会产生过切或少切现象，导致工件尺寸与标准尺寸产生偏差的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法，包括如下步骤：

S1：通过机械将圆环面包络圆柱蜗杆径向刨开，以蜗杆中心为原点建立O_w坐标系，以刀具环中心为原点建立O_t坐标系，蜗杆轮廓坐标为(x_w，y_w，z_w)；

S2：将刀具环相对与工件的横截面倾斜设置，倾斜角γ＝7.6°，刀具环轴线和蜗杆轴线的偏心距设为L＝20mm；

S3：将圆环面包络圆柱蜗杆的轮廓坐标以O_t坐标系原点为起点按照公式1移动一段距离Q，Q的绝对值范围为0-10.25mm，设定每弧度螺纹参数P＝2，θ为蜗杆关于移动后轮廓坐标的角度参数，移动后轮廓坐标为(x_wQ，Y_wQ，z_wQ)，公式1为：

S4：将蜗杆上移动后的坐标通过公式2转换到刀具上，设为(x_tQ，y_tQ，z_tQ)，公式2为：

S5：变换后的轮廓坐标(x_tQ，y_tQ，z_tQ)按公式3沿圆周轨迹移动到刀具环轴向平面，形成刀具环轴向平面上特定工作截面的投影轮廓，β为刀具关于变换后的轮廓坐标的角度参数，公式3为：

与现有技术相比，本发明的有益效果是：该用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法，可以解决用旋风铣来加工圆环面包络圆柱蜗杆过程中所产生的过切或少切的现象，相对与将蜗杆横截面直接做刀具轮廓来说，经过坐标转换包络的刀具轮廓可以明显减少过切或少切现象，并且提高圆环面包络圆柱蜗杆的加工效率。

附图说明

图1为本发明侧视结构示意图；

图2为本发明正视结构示意图；

图3为本发明经过坐标转换包络后刀具轮廓仿真示意图；

图4为本发明直接将蜗杆截面作为刀具轮廓仿真示意图。

图中：1、蜗杆；2、刀具环；3、刀具。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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做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。

请参阅图1-4，本发明提供一种技术方案：一种用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法，包括如下步骤：

S1：通过机械将圆环面包络圆柱蜗杆径向刨开，以蜗杆中心为原点建立O_w坐标系，以刀具环中心为原点建立O_t坐标系，蜗杆轮廓坐标为(x_w，y_w，z_w)；

S2：将刀具环相对与工件的横截面倾斜设置，倾斜角γ＝7.6°，刀具环轴线和蜗杆轴线的偏心距设为L＝20mm；

S3：将圆环面包络圆柱蜗杆的轮廓坐标以O_t坐标系原点为起点按照公式1移动一段距离Q，Q的绝对值范围为0-10.25mm，设定每弧度螺纹参数P＝2，θ为蜗杆关于移动后轮廓坐标的角度参数，移动后轮廓坐标为(x_wQ，Y_wQ，z_wQ)，公式1为：

S4：将蜗杆上移动后的坐标通过公式2转换到刀具上，设为(x_tQ，y_tQ，z_tQ)，公式2为：

S5：变换后的轮廓坐标(x_tQ，y_tQ，z_tQ)按公式3沿圆周轨迹移动到刀具环轴向平面，形成刀具环轴向平面上特定工作截面的投影轮廓，β为刀具关于变换后的轮廓坐标的角度参数，公式3为：

本发明的步骤通过creo软件对刀具3进行仿真验证，首先建立旋风铣工作环境同时建立蜗杆1、刀具环2和刀具3，对蜗杆1和刀具环2和刀具3进行装配切削，带入下方表1和表2初始角度，利用布尔运算得到轮廓，之后将切削后的蜗杆1、刀具环2与刀具3进行再次装配，设定上述步骤中数据进行切削，再次带入下一角度利用布尔运算得到第二刀轮廓，重复进行上述步骤直到工件被切削完一圈，得到如图4完整的轮廓。

作为上述的对比实施例，直接使用表1蜗杆1角度切削截面轮廓，得到图4完整轮廓。

在上述步骤基础上，本发明提出具体实施例，在仿真软件中按照步骤设定蜗杆1和刀具3参数，最终得到刀具3廓形仿真结果。

z	0.0	1.0	2.4	3.9	4.5	5.0	6.5	8.0	9.5	10.1
											y	19.000	15.575	12.572	10.397	10.250	10.250	10.250	16.372	16.678	19.000

表1圆环面包络圆柱蜗杆齿形数据

z	-0.155	0.984	2.575	4.295	4.910	5.406	6.000	6.839	8.083	9.355	9.856
												y	38.503	34.925	31.700	29.251	29.094	29.110	29.128	29.631	32.431	36.303	38.735

表2刀具廓形数据

通过图3与图4的对比可以看出，图3坐标转换包络后形成的刀具轮廓经过仿真验证其轮廓线完美贴合，而图4直接以蜗杆截面作为刀具轮廓经过仿真验证造成了过切现象，可以得出经过坐标转换的刀具轮廓确实可以避免过切。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神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，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (1)

1.一种用于圆环面包络圆柱蜗杆螺纹的加工方法，其特征在于：包括如下步骤：

S1：通过机械将圆环面包络圆柱蜗杆径向刨开，以蜗杆中心为原点建立O_w坐标系，以刀具环中心为原点建立O_t坐标系，蜗杆轮廓坐标为(x_w，y_w，z_w)；

S2：将刀具环相对与工件的横截面倾斜设置，倾斜角γ＝7.6°，刀具环轴线和蜗杆轴线的偏心距设为L＝20mm；

S3：将圆环面包络圆柱蜗杆的轮廓坐标以O_t坐标系原点为起点按照公式1移动一段距离Q，Q的绝对值范围为0-10.25mm，设定每弧度螺纹参数P＝2，θ为蜗杆关于移动后轮廓坐标的角度参数，移动后轮廓坐标为(x_wQ，y_wQ，z_wQ)，公式1为：

S4：将蜗杆上移动后的坐标通过公式2转换到刀具上，设为(x_tQ，y_tQ，z_tQ)，公式2为：

S5：变换后的轮廓坐标(x_tQ，y_tQ，z_tQ)按公式3沿圆周轨迹移动到刀具环轴向平面，形成刀具环轴向平面上特定工作截面的投影轮廓，β为刀具关于变换后的轮廓坐标的角度参数，公式3为：