CN114985856A - 电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置 - Google Patents

Abstract

本发明是一种电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置，涉及电火花线切割机床技术领域，包括导轨滑台、角度调节平台、直角支架、数控分度头、倾角仪一、倾角仪二、距离传感器部件、分度控制器、导电旋转轴部件、导电板部件。所述辅助装置安装在采用绝缘材料的横梁一上，横梁一上侧有容纳所述辅助装置的有效空间，所述辅助装置的基准锥实现锥齿轮坯料安装时精确定位功能，B轴旋转自由度、A轴旋转自由度、Z轴移动自由度实现所述辅助装置在锥齿轮坯料安装时调节锥齿轮坯料安装位置功能，导电异质环实现所述辅助装置高频脉冲电流路径中有相对运动的两个导电零件接触面避免局部焊接现象的功能。采用所述辅助装置能够加工直齿锥齿轮和斜齿锥齿轮。

Description

电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置

技术领域

本发明是一种电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置，其涉及电火花线切割机床技术领域，特别是涉及一种电火花线切割机床加工锥齿轮的辅助装置。

背景技术

直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮一般用于圆周速度小于5m/s的低速传动，经过磨齿的高精度直齿锥齿轮、斜齿锥齿轮能够用于圆周速度小于50m/s的高速传动。锥齿轮副有一个特点，通过调整轴向垫片的厚度改变其轴向安装位置，能够调整该齿轮副的侧隙，侧隙可调在精密传动中尤为重要，由于高精度锥齿轮的加工设备价格昂贵，并且只适合大批量生产，随着智能装备系统研发和生产活动对精密传动需求的增加，迫切需求一种适用于小批量乃至单件生产、低成本、高精度的锥齿轮加工技术方案。

授权公告号CN101602129B的电火花线切割加工直齿锥齿轮的方法、申请公布号CN112157325A的一种用于加工锥齿轮的线切割加工装置和线切割加工方法，从理论上阐述电火花线切割机床加工直齿锥齿轮的技术方案，电火花线切割机床中的快走丝机床和中走丝机床的价格便宜，并且电火花线切割机床适合单件生产和加工硬度高的淬火零件，加工精度也能够满足高精度锥齿轮的技术要求，但是上述现有技术方案没有提及实施该技术方案不可回避的几个技术障碍：锥齿轮坯料安装时精确定位和调节锥齿轮坯料安装位置措施。在电火花线切割机床编程软件中，切割带锥度的零件时会要求输入三个高度值，分别是编程面至下导轮轴线的距离H1，工件厚度H2，编程面至上导轮轴线的距离H3，在电火花线切割机床加工锥齿轮的实际操作中，编程面是指锥齿轮的下切割面，工件厚度是指锥齿轮的下切割面与上切割面之间的距离，通过对锥齿轮三维模型切割或者对锥齿轮实物切割面采用激光扫描获得轮齿截面切片三维模型，从轮齿截面切片三维模型下表面和上表面投影分别获得下切割轮廓和上切割轮廓，下切割面和上切割面在锥齿轮以及锥齿轮坯料的特定位置，电火花线切割机床运行时电极丝在下切割面中沿着下切割轮廓移动，与此同时电极丝在上切割面中沿着上切割轮廓移动，锥齿轮坯料安装在电火花线切割机床的精确位置是确保高精度加工锥齿轮的关键因素，上述现有技术方案没有提及锥齿轮坯料安装时精确定位的机构和方法，也没有提及下切割轮廓和上切割轮廓的获得方法，更没有提及在电火花线切割机床Z轴方向调节锥齿轮坯料安装位置的机构和方法，无法确保高精度加工锥齿轮。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术方案中不可回避的几个技术障碍，提供一种具备锥齿轮坯料安装时精确定位和调节锥齿轮坯料安装位置措施的电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置。本发明的实施方案如下：

所述辅助装置包括导轨滑台、角度调节平台、直角支架、数控分度头、倾角仪一、倾角仪二、距离传感器部件、分度控制器，所述辅助装置的导轨滑台安装在电火花线切割机床的横梁一上，横梁一采用绝缘材料，横梁一实现所述辅助装置与机床床身保持绝缘状态。所述辅助装置还包括导电旋转轴部件、导电板部件、定位轴。导电旋转轴部件包括导电旋转轴、旋转固定套、导电弹力调节环、弹簧、导电固定环、导电异质环、导电旋转环、基准锥、导电螺钉，导电旋转轴部件与数控分度头的蜗轮固定在一起。导电板部件包括导电板、压板，导电板部件安装在电火花线切割机床的纵梁二上。导电板部件把导电旋转轴部件与纵梁二连接在一起，使导电板部件、导电旋转轴部件成为所述辅助装置高频脉冲电流路径上的零件。

直角支架一个端面与数控分度头的分度头壳体安装在一起，直角支架另一个端面安装在角度调节平台顶板上，角度调节平台底板安装在导轨滑台顶板上，定位轴一端安装在导轨滑台顶板上，定位轴另一端安装在角度调节平台底板上，角度调节平台能够围绕定位轴轴线与导轨滑台之间产生相对旋转运动，使所述辅助装置获得一个B轴旋转自由度。角度调节平台顶板能够围绕铰链轴轴线与角度调节平台底板之间产生相对旋转运动，使所述辅助装置获得一个A轴旋转自由度。导轨滑台顶板以及固定在导轨滑台顶板表面的角度调节平台、直角支架、数控分度头、导电旋转轴部件能够与导轨滑台端板一之间产生相对移动运动，使所述辅助装置获得一个Z轴移动自由度。

电火花线切割机床采用绝缘立柱使横梁二、纵梁一、纵梁二与固定板保持绝缘状态，固定板安装在坐标工作台上表面，高频脉冲电源的正极接线安装在横梁二上，高频脉冲电源的负极接线安装在位于上丝架的进电块螺丝杆上，从进电块、电极丝、放电间隙、锥齿轮坯料、导电旋转轴、导电旋转环、导电异质环、导电固定环、导电螺钉、导电螺母二、导电板、纵梁二、横梁二至高频脉冲电源是所述辅助装置高频脉冲电流路径。

导电板弯折呈直角形，导电板一端有调节槽，导电板另一端安装在纵梁二上表面，压板安装在导电板上表面，压板有螺钉孔，螺钉一穿过压板的螺钉孔把导电板固定在纵梁二上表面。

导电旋转轴从上至下依次安装有旋转固定套、导电弹力调节环、弹簧、导电固定环、导电异质环、导电旋转环，基准锥安装在导电旋转轴下端面，导电螺母一、导电螺母二、导电螺母三依次安装在导电螺钉的轴向中间位置，导电螺钉一端安装在导电固定环径向外表面的导电环螺纹孔中，并且用导电螺母一使导电螺钉与导电固定环之间锁紧，导电螺钉的轴向中间位置插入导电板的调节槽中，通过导电螺母二、导电螺母三把导电螺钉与导电板连接固定在一起。旋转固定套、导电弹力调节环、导电旋转环分别通过紧定螺钉一、紧定螺钉二、紧定螺钉三与导电旋转轴固定在一起，旋转固定套通过螺钉五与数控分度头的蜗轮固定在一起，通过调节导电弹力调节环与导电固定环之间的距离，能够调节弹簧的弹力强度，在弹簧的弹力作用下，导电异质环分别与导电固定环、导电旋转环端面接触在一起，导电固定环静止不动，导电旋转环能够与导电旋转轴一起旋转，导电异质环的材料与导电固定环、导电旋转环的材料不相同，例如，导电异质环采用石墨材料，导电固定环、导电旋转环采用铜材，导电异质环实现所述辅助装置高频脉冲电流路径中有相对运动的两个导电零件接触面避免局部焊接现象的功能。基准锥实现所述辅助装置在锥齿轮坯料安装时精确定位的功能。B轴旋转自由度、A轴旋转自由度、Z轴移动自由度实现所述辅助装置在锥齿轮坯料安装时调节锥齿轮坯料安装位置的功能。

距离传感器部件包括距离传感器、磁性座、磁性座立柱、磁性座支架，距离传感器安装在磁性座支架上，磁性座支架通过磁性座立柱安装在磁性座上，磁性座安装在坐标工作台上表面，距离传感器通过信号线缆与分度控制器连接在一起，距离传感器部件与所述辅助装置的其余零部件没有机械连接，所述辅助装置的其余零部件均位于横梁一上侧，上丝架与下丝架之间只有基准锥、锥齿轮坯料和导电旋转轴下端部分，在横梁一上侧有容纳所述辅助装置的有效空间，上丝架与下丝架之间的距离只需要根据基准锥、锥齿轮坯料在Z轴方向的尺寸和导电旋转轴的倾斜角度来确定，所述辅助装置的其余零部件不会对上丝架与下丝架之间的距离产生影响，缩短上丝架与下丝架之间的距离，有利于确保在切割锥齿轮坯料时电火花线切割机床U轴和V轴移动距离小于其最大行程。

导电旋转轴呈圆柱形，导电旋转轴下端径向外表面有旋转轴轴颈、旋转轴轴肩，导电旋转轴下端面中间有旋转轴定位孔，旋转轴定位孔轴向内侧有旋转轴螺纹孔。基准锥呈圆柱形，基准锥从下至上依次有基准锥面、基准锥轴头、基准锥轴颈、基准锥外螺纹，基准锥轴头径向外表面有搬口平面，基准锥轴头直径大于基准锥轴颈直径，基准锥轴头与基准锥轴颈之间有基准锥轴肩。基准锥下端基准锥面的半锥角等于锥齿轮的根锥角δf，基准锥面的顶点是基准锥顶点，基准锥顶点是所述辅助装置采用基准锥对锥齿轮坯料安装位置进行定位的基准。定位轴呈圆柱形，定位轴截面直径由大至小呈阶梯形分布。

旋转固定套呈环形，旋转固定套径向外表面均布若干个固定套螺纹孔，旋转固定套轴向一端有环形的固定套凸台，固定套凸台径向中间有固定套定位孔，旋转固定套径向中间有固定套轴孔，固定套轴孔径向外侧均布若干个固定套螺钉孔。导电异质环呈环形。导电固定环、导电弹力调节环、导电旋转环呈环形，其径向中间有导电环轴孔，其径向外表面有导电环螺纹孔。连接套呈环形，连接套径向中间有连接套轴孔，其径向外表面至少有两个连接套螺纹孔沿着轴向排列，连接套螺纹孔中分别安装有紧定螺钉四、紧定螺钉五。

环式锥齿轮坯料呈环形，环式锥齿轮坯料径向中间有坯料轴孔，环式锥齿轮坯料轴向一端有背锥，有背锥的端面是后端面，没有背锥的端面是前端面。轴式锥齿轮坯料呈圆柱形，轴式锥齿轮坯料轴向一端是前端面，轴向另一端有坯料轴头，轴式锥齿轮坯料轴向中间位置有后端面，后端面径向外侧有背锥。

所述辅助装置采用基准锥对锥齿轮坯料安装位置进行定位时，基准锥安装在导电旋转轴下端面，定位工作完成后从导电旋转轴下端面取下基准锥。基准锥安装在导电旋转轴时，基准锥外螺纹安装在导电旋转轴的旋转轴螺纹孔中，基准锥轴颈安装在导电旋转轴的旋转轴定位孔中，基准锥轴肩与导电旋转轴下端面接触安装在一起。

在导电旋转轴部件安装环式锥齿轮坯料的步骤，环式锥齿轮坯料安装在导电旋转轴的旋转轴轴颈径向外表面，环式锥齿轮坯料的后端面与导电旋转轴的旋转轴轴肩接触安装在一起，垫圈安装在导电旋转轴下端面和环式锥齿轮坯料的前端面，坯料螺钉穿过垫圈和旋转轴定位孔安装在导电旋转轴的旋转轴螺纹孔中。

在导电旋转轴部件安装轴式锥齿轮坯料的步骤，先把连接套的连接套轴孔上端安装在导电旋转轴的旋转轴轴颈径向外表面，连接套上端面与导电旋转轴的旋转轴轴肩接触安装在一起，并用紧定螺钉四把连接套与导电旋转轴固定在一起，轴式锥齿轮坯料的坯料轴头安装在连接套的连接套轴孔下端，连接套下端面与轴式锥齿轮坯料的后端面接触安装在一起，并用紧定螺钉五把连接套与轴式锥齿轮坯料固定在一起。

所述辅助装置装配时，在导轨滑台的导轨滑台顶板分别加工一个定位孔一和两个螺柱螺纹孔，定位孔一是圆柱形沉孔，定位轴直径大的一端安装在定位孔一中，两个定位螺柱一端分别安装在螺柱螺纹孔中，在角度调节平台的角度调节平台底板加工一个定位孔二，角度调节平台底板安装在导轨滑台顶板表面，定位轴直径小的一端安装在角度调节平台的定位孔二中，两个定位螺柱的另一端分别穿过角度调节平台底板的螺钉槽孔，在两个定位螺柱另一端分别安装锁定螺母，在角度调节平台的角度调节平台顶板加工若干个顶板螺纹孔，通过螺钉二把直角支架一个端面安装在角度调节平台顶板表面，通过螺钉三把直角支架另一个端面与数控分度头的分度头壳体连接固定在一起，取下数控分度头原有的输出端盖，露出数控分度头的蜗轮。倾角仪一侧面通过磁力或者胶水安装固定在角度调节平台的底板侧面一，倾角仪二底面通过磁力或者胶水安装固定在角度调节平台的角度调节平台顶板表面。螺钉五穿过旋转固定套的固定套螺钉孔安装固定在蜗轮的蜗轮螺钉孔中，把导电旋转轴部件与数控分度头的蜗轮固定在一起，蜗轮径向内侧分度头轴承的一部分外圈安装在旋转固定套的固定套定位孔中，确保导电旋转轴部件与蜗轮的同轴度符合设计要求。导轨滑台的导轨滑台端板一安装在电火花线切割机床的横梁一上，通过螺钉四把导轨滑台与横梁一固定在一起。

调整电火花线切割机床的上丝架与下丝架之间的距离，使上导轮轴线至下导轮轴线之间的距离H＇等于设定数值，以坐标工作台上表面为水平基准面，调整锥度头部件，使电极丝垂直于水平基准面，使所述辅助装置处于基准状态。

松开锁定螺母，以导轨滑台丝杠轴线为B轴静止参照物，推动角度调节平台以定位轴轴线为圆心旋转，能够使角度调节平台以及固定在角度调节平台顶板表面的直角支架、数控分度头、导电旋转轴部件产生旋转，所述辅助装置装配后定位轴轴线与定位孔轴线重合，定位轴轴线是B轴基准轴线，设定角度调节平台丝杠轴线与导轨滑台丝杠轴线平行时，倾角仪一显示数值为零，此时角度调节平台丝杠轴线垂直于坐标工作台上表面，当角度调节平台丝杠轴线以定位轴轴线为圆心顺时针旋转或者逆时针旋转时，随着旋转倾斜角度逐渐增大，倾角仪一显示的数值逐渐增大，倾角仪一显示数值是角度调节平台丝杠轴线与导轨滑台丝杠轴线之间的夹角β，推动角度调节平台以定位轴轴线为圆心旋转，能够改变该夹角β的数值，调整夹角β的数值为设定值后，需要锁紧锁定螺母。

以角度调节平台底板为A轴静止参照物，旋转角度调节平台手轮能够使角度调节平台顶板以铰链轴轴线为圆心旋转，通过数控分度头和直角支架安装在角度调节平台顶板表面的导电旋转轴部件能够跟随角度调节平台顶板以铰链轴轴线为圆心同时旋转，铰链轴轴线是A轴基准轴线，设定角度调节平台顶板与角度调节平台底板平行时，倾角仪二显示数值为零，此时导电旋转轴轴线与角度调节平台丝杠轴线平行，当旋转角度调节平台手轮使角度调节平台顶板与角度调节平台底板之间的夹角大于零时，导电旋转轴轴线与角度调节平台丝杠轴线之间的夹角δ等于角度调节平台顶板与角度调节平台底板之间的夹角，倾角仪二显示该夹角δ的数值，旋转角度调节平台手轮能够改变该夹角δ的数值。

所述辅助装置装配后，导轨滑台丝杠轴线垂直于坐标工作台上表面，以坐标工作台上表面为Z轴静止参照物，旋转导轨滑台手轮能够使导轨滑台顶板以及固定在导轨滑台顶板表面的角度调节平台、直角支架、数控分度头、导电旋转轴部件产生在Z轴方向的移动，旋转导轨滑台手轮能够改变安装在导电旋转轴下端面基准锥的基准锥顶点的Z轴数值。

采用所述辅助装置加工直齿锥齿轮时对锥齿轮坯料安装位置进行定位包括以下步骤：首先使所述辅助装置处于基准状态，再使角度调节平台丝杠轴线与导轨滑台丝杠轴线之间的夹角β等于零，之后使导电旋转轴轴线与角度调节平台丝杠轴线之间的夹角δ等于直齿锥齿轮的根锥角δf，使坐标工作台在X轴和Y轴方向移动，使基准锥顶点与电极丝接触在一起，之后调整基准锥顶点的Z轴数值，使基准锥顶点至下导轮轴线之间的垂直距离等于设定的定位距离ho，在电火花线切割机床控制系统中设定此时位置为X轴和Y轴的坐标原点，即机床坐标原点，在电火花线切割机床控制系统中使坐标工作台沿着Y轴方向移动设定的穿丝距离L，使电极丝从机床坐标原点移动至穿丝点，所述辅助装置处于直齿模式。

斜齿锥齿轮冠轮的齿线到冠轮锥顶点之间的距离称为齿线偏移量rt，以齿线偏移量rt为半径、以冠轮锥顶点为圆心，绘制的圆称为形成圆。

采用所述辅助装置加工斜齿锥齿轮时对锥齿轮坯料安装位置进行定位包括以下步骤：首先使所述辅助装置处于基准状态，在导电旋转轴的旋转轴轴颈安装用于调试的斜齿锥齿轮，再使角度调节平台丝杠轴线与导轨滑台丝杠轴线之间的夹角β等于斜齿锥齿轮的螺旋角βm，并且使靠近电极丝的斜齿锥齿轮上侧轮齿的齿线朝Y轴正方向的投影与基准状态下的电极丝平行，即加工左旋齿的斜齿锥齿轮时，当角度调节平台丝杠轴线与导轨滑台丝杠轴线之间的夹角β等于零时，角度调节平台丝杠轴线以定位轴轴线为圆心沿着B轴顺时针旋转方向调整夹角β等于斜齿锥齿轮的螺旋角βm，或者加工右旋齿的斜齿锥齿轮时，当角度调节平台丝杠轴线与导轨滑台丝杠轴线之间的夹角β等于零时，角度调节平台丝杠轴线以定位轴轴线为圆心沿着B轴逆时针旋转方向调整夹角β等于斜齿锥齿轮的螺旋角βm，之后使导电旋转轴轴线与角度调节平台丝杠轴线之间的夹角δ等于斜齿锥齿轮的根锥角δf，使坐标工作台在X轴和Y轴方向移动，使基准锥顶点与电极丝接触在一起，之后在电火花线切割机床控制系统中使坐标工作台沿着X轴方向移动，移动距离等于齿线偏移量rt，移动方向是使电极丝从基准锥顶点朝位于斜齿锥齿轮上侧轮齿的螺旋角βm的螺旋方向，即加工左旋齿的斜齿锥齿轮时，移动方向是使电极丝从基准锥顶点朝X轴负方向移动，或者加工右旋齿的斜齿锥齿轮时，移动方向是使电极丝从基准锥顶点朝X轴正方向移动，则位于斜齿锥齿轮上侧轮齿的齿线朝Y轴正方向的投影与电极丝朝Y轴正方向的投影重合，之后调整基准锥顶点的Z轴数值，使基准锥顶点至下导轮轴线之间的垂直距离等于设定的定位距离ho，在电火花线切割机床控制系统中设定此时位置为X轴和Y轴的坐标原点，即机床坐标原点，在电火花线切割机床控制系统中使坐标工作台沿着Y轴方向移动设定的穿丝距离L，使电极丝从机床坐标原点移动至穿丝点，取下用于调试的斜齿锥齿轮，所述辅助装置处于斜齿模式。

通过对锥齿轮三维模型切割获得轮齿截面切片三维模型的方法是，在三维建模软件中打开锥齿轮三维模型文件，该锥齿轮三维模型是直齿锥齿轮，从锥齿轮三维模型轴线至相邻的两个轮齿大端齿槽曲线中点或者轮齿小端齿槽曲线中点分别制作参考面一、参考面二，参考面一与参考面二之间的夹角是齿槽夹角α，齿槽夹角α数值等于三百六十度除以锥齿轮齿数，用参考面一、参考面二切割锥齿轮三维模型，保留一个轮齿和两个半片齿槽的部分。从锥齿轮三维模型轴线至轮齿大端齿顶曲线中点或者轮齿小端齿顶曲线中点制作参考面三，参考面三与锥齿轮三维模型的根锥曲面相交产生根锥轴线，根锥轴线与锥齿轮三维模型轴线之间的夹角是根锥角δf，根锥轴线与锥齿轮三维模型轴线相交于根锥顶点，通过根锥顶点制作垂直于根锥轴线的定位基准面， 制作平行于定位基准面的轮齿小端切割面，轮齿小端切割面至定位基准面的距离等于下偏移距离ha，制作平行于定位基准面的轮齿大端切割面，轮齿大端切割面至定位基准面的距离等于上偏移距离hb，上偏移距离hb大于下偏移距离于ha，用轮齿大端切割面和轮齿小端切割面切割锥齿轮三维模型，保留轮齿大端切割面和轮齿小端切割面之间的部分，锥齿轮三维模型剩余部分定义为轮齿截面切片，轮齿截面切片下表面轮廓是轮齿小端截面轮廓，轮齿截面切片上表面轮廓是轮齿大端截面轮廓。根锥轴线与轮齿大端切割面的交点是轮齿大端坐标原点，根锥轴线与轮齿小端切割面的交点是轮齿小端坐标原点，在轮齿大端截面轮廓和轮齿小端截面轮廓分别向轮齿大端切割面、轮齿小端切割面、定位基准面投影时，轮齿大端坐标原点与轮齿小端坐标原点重合。轮齿小端切割面至轮齿大端切割面之间的距离是距离HⅡ。基准锥安装在所述辅助装置后，采用基准锥对锥齿轮坯料安装位置进行定位的理论前提是，基准锥的基准锥面与轮齿截面切片的根锥曲面重合，基准锥的基准锥顶点与轮齿截面切片的根锥顶点重合，基准锥的基准锥顶点与轮齿截面切片的定位基准面相交，以及导电旋转轴轴线与锥齿轮三维模型轴线重合。

通过对锥齿轮三维模型切割或者对锥齿轮实物切割面采用激光扫描获得轮齿截面切片三维模型，以轮齿小端切割面作为编程面，轮齿大端截面轮廓向轮齿小端切割面投影形成轮齿大端轮廓直线一、轮齿大端轮廓曲线、轮齿大端轮廓直线二、轮齿大端轮廓直线三，轮齿大端坐标原点向轮齿小端切割面投影形成机床坐标原点，轮齿小端截面轮廓向轮齿小端切割面投影形成轮齿小端轮廓直线一、轮齿小端轮廓曲线、轮齿小端轮廓直线二，在锥齿轮三维模型后端面中以锥齿轮三维模型轴线的投影点为圆心，以锥齿轮坯料最大直径为直径画圆，该圆向轮齿小端切割面投影形成坯料最大轮廓曲线，由坯料最大轮廓曲线朝径向外侧移动分别形成轮齿大端切割曲线、轮齿小端切割曲线，由轮齿大端轮廓直线一、轮齿大端轮廓直线二延伸至轮齿大端切割曲线分别形成轮齿大端切割直线一、轮齿大端切割直线二，由轮齿大端切割曲线、轮齿大端切割直线一、轮齿大端轮廓曲线、轮齿大端切割直线二依次封闭形成上切割轮廓，由轮齿小端轮廓直线一、轮齿小端轮廓直线二延伸至轮齿小端切割曲线分别形成轮齿小端切割直线一、轮齿小端切割直线二，由轮齿小端切割曲线、轮齿小端切割直线一、轮齿小端轮廓曲线、轮齿小端切割直线二依次封闭形成下切割轮廓。由机床坐标原点沿着Y轴正方向移动设定的穿丝距离L形成穿丝点。

采用电火花线切割编程软件生成加工轨迹时，图形切入点选择轮齿大端切割曲线的中点和轮齿小端切割曲线的中点，退出点坐标选择与穿丝点坐标相同。在电火花线切割编程软件中选择下切割轮廓生成下表面加工轨迹，选择上切割轮廓生成上表面加工轨迹，在生成锥度加工轨迹菜单项中输入三个高度值，其中HⅠ是轮齿小端切割面至下导轮轴线的距离HⅠ，HⅡ是轮齿小端切割面至轮齿大端切割面的距离HⅡ，HⅢ是轮齿小端切割面至上导轮轴线的距离HⅢ。在获得轮齿截面切片三维模型的过程中已知数据有下偏移距离ha、上偏移距离hb、距离HⅡ，对锥齿轮坯料安装位置进行定位的过程中设定的数据有距离H＇、定位距离ho，则距离HⅠ等于下偏移距离ha加定位距离ho，距离HⅢ等于距离H＇减距离HⅠ。

下丝架靠近距离传感器部件的侧面定义为测距面，所述辅助装置处于直齿模式的基准状态或者处于斜齿模式的基准状态时，当电极丝位于穿丝点，下丝架的测距面所在的位置是起始停止面，起始停止面至距离传感器端面的距离小于传感器感应动作距离，此时距离传感器动作发出信号，当电极丝位于机床坐标原点，下丝架的测距面至起始停止面之间的距离是工作行程L＇，工作行程L＇等于穿丝距离L。所述辅助装置处于直齿模式的基准状态时，导电旋转轴轴线与电极丝之间的夹角δ＇等于直齿锥齿轮的根锥角δf。

采用所述辅助装置加工锥齿轮坯料时，在电火花线切割机床控制系统中设定切割循环次数等于锥齿轮齿数，在分度控制器中设定分度角度等于三百六十度除以锥齿轮齿数，从导电旋转轴下端面取下基准锥，在导电旋转轴的旋转轴轴颈安装锥齿轮坯料，在电火花线切割机床控制系统中启动运行，电极丝从穿丝点出发沿着电极丝运行方向运行，电极丝在轮齿大端切割面中运行轨迹是上切割轮廓，电极丝在轮齿小端切割面中运行轨迹是下切割轮廓，电极丝在锥齿轮坯料中切割出一个轮齿和两个半片齿槽后，电极丝沿着电极丝退出方向回到穿丝点，下丝架的测距面到达起始停止面，距离传感器动作发出信号，分度控制器发出指令使分度头电动机通过蜗杆驱动蜗轮旋转设定的分度角度，蜗轮通过导电旋转轴部件驱动锥齿轮坯料旋转至设定的分度角度，电火花线切割机床控制系统执行下一次切割运行任务，直至完成设定的切割循环次数，电火花线切割机床控制系统停止运行，取下完成加工的锥齿轮坯料。

附图说明

图1是电火花线切割机床的局部轴测图。

图2是距离传感器部件的轴测图。

图3是导电板部件的轴测图。

图4是所述辅助装置安装在电火花线切割机床的局部轴测图。

图5是斜齿锥齿轮的齿线偏移量rt的示意图，图中斜齿锥齿轮是左旋齿。

图6是所述辅助装置直齿模式时的轴测图，图中隐藏导电板部件。

图7是所述辅助装置斜齿模式时的轴测图，图中斜齿锥齿轮是左旋齿。

图8是导轨滑台的轴测图。

图9是旋转固定套与数控分度头的蜗轮安装方式的剖切示意图。

图10是角度调节平台的轴测图。

图11是角度调节平台内部结构的剖切示意图。

图12是导电旋转轴部件的轴测剖视图。

图13是旋转固定套的轴测剖视图。

图14是导电旋转轴的轴测剖视图。

图15是基准锥安装在导电旋转轴的示意图。

图16是环式锥齿轮坯料安装在导电旋转轴的示意图。

图17是加工轴式锥齿轮坯料时基准锥安装在导电旋转轴的示意图。

图18是轴式锥齿轮坯料安装在导电旋转轴的示意图。

图19是导电固定环的轴测图，也是导电旋转环的轴测图，也是导电弹力调节环的轴测图。

图20是基准锥的轴测图。

图21是环式锥齿轮坯料的轴测图。

图22是轴式锥齿轮坯料的轴测图。

图23是从轮齿截面切片三维模型获得轮齿大端截面轮廓和轮齿小端截面轮廓以及尺寸关系的示意图，图中轮齿截面切片以线框形式显示轮廓，图中粗双点划线是轮齿大端截面轮廓，粗实线是轮齿小端截面轮廓。

图24是轮齿小端截面轮廓转换成下切割轮廓和轮齿大端截面轮廓转换成上切割轮廓的示意图。

图25是所述辅助装置运行状态时，电极丝运行轨迹的示意图。

图26是所述辅助装置基准状态时采用基准锥对锥齿轮坯料安装位置进行定位的示意图。

图27是所述辅助装置基准状态时，定位基准面、轮齿小端切割面、轮齿大端切割面分别与下导轮轴线、上导轮轴线尺寸关系的示意图。

图28是所述辅助装置运行状态时，电极丝切割至锥齿轮坯料齿顶面的示意图。

图中的X、Y、U、V、Z分别是电火花线切割机床坐标系统的X轴、Y轴、U轴、V轴、Z轴，+和箭头一起代表坐标轴的正方向，-和箭头一起代表坐标轴的负方向。图中的β是所述辅助装置的导轨滑台丝杠轴线与角度调节平台丝杠轴线之间的夹角β，δ是所述辅助装置的角度调节平台丝杠轴线与导电旋转轴轴线之间的夹角δ，B是所述辅助装置以定位轴轴线为基准的B轴，A是所述辅助装置以铰链轴轴线为基准的A轴，ha是轮齿小端切割面至定位基准面的下偏移距离ha，hb是轮齿大端切割面至定位基准面的上偏移距离hb，HⅡ是轮齿小端切割面至轮齿大端切割面的距离HⅡ，α是参考面一与参考面二之间的齿槽夹角α，δf是根锥轴线与锥齿轮三维模型轴线之间的根锥角δf，也是直齿锥齿轮或者斜齿锥齿轮的根锥角δf，L是机床坐标原点至穿丝点之间的穿丝距离L，ho是定位基准面至下导轮轴线的定位距离ho，H＇是上导轮轴线至下导轮轴线的距离H＇，HⅠ是轮齿小端切割面至下导轮轴线的距离HⅠ，HⅢ是轮齿小端切割面至上导轮轴线的距离HⅢ，L＇是所述辅助装置基准状态时下丝架的测距面至起始停止面之间的工作行程L＇，δ＇是所述辅助装置基准状态时电极丝与导电旋转轴轴线之间的夹角δ＇，βm是斜齿锥齿轮的螺旋角βm，rt是斜齿锥齿轮冠轮的齿线到冠轮锥顶点之间的距离，称为齿线偏移量rt。

图中标注有横梁一1、纵梁一2、下丝架3、储丝筒上拖板4、储丝筒支架5、储丝筒6、紧丝器7、运丝电动机8、调节悬臂9、悬臂螺母10、机床立柱11、悬臂丝杠12、悬臂丝杠手轮13、锥度头部件14、上丝架15、上导轮16、上喷水板17、横梁二18、纵梁二19、电极丝20、下喷水板21、下导轮22、坐标工作台上表面23、绝缘立柱24、固定板25、磁性座26、距离传感器27、磁性座支架28、磁性座立柱29、导电旋转轴部件30、导电板部件31、倾角仪一32、直角支架33、角度调节平台34、导轨滑台35、倾角仪二36、数控分度头37、距离传感器部件38、螺钉一39、导电板40、调节槽41、压板42、角度调节平台丝杠轴线43、导轨滑台丝杠轴线44、螺钉二45、螺钉三46、导电旋转轴轴线47、直齿锥齿轮48、斜齿锥齿轮49、螺钉四50、导轨滑台端板一51、直线导轨52、导轨滑台底板53、导轨滑台丝杠54、直线轴承55、导轨滑台顶板56、导轨滑台端板二57、导轨滑台轴承58、导轨滑台手轮59、定位轴60、定位螺柱61、锁定螺母62、定位轴轴线63、B轴旋转轨迹64、B轴顺时针旋转方向65、B轴逆时针旋转方向66、电源线接插器67、分度头电动机68、分度头壳体69、蜗轮70、分度头固定轴71、分度头轴承72、轴承定位螺母73、螺钉五74、导电旋转轴75、旋转固定套76、紧定螺钉一77、角度调节平台手轮78、角度调节平台底板79、螺钉槽孔80、底板侧面一81、A轴顺时针旋转方向82、A轴逆时针旋转方向83、A轴旋转轨迹84、铰链轴轴线85、铰链轴86、顶板螺纹孔87、连杆88、销轴一89、角度调节平台螺母90、角度调节平台顶板91、角度调节平台丝杠92、角度调节平台轴承93、导向槽94、定位孔二95、定位孔轴线96、销轴二97、紧定螺钉三98、导电螺钉99、导电螺母三100、导电螺母二101、导电螺母一102、紧定螺钉二103、导电弹力调节环104、弹簧105、导电固定环106、导电异质环107、导电旋转环108、基准锥109、固定套螺纹孔110、固定套凸台111、固定套螺钉孔112、固定套轴孔113、旋转轴轴颈114、旋转轴定位孔115、旋转轴轴肩116、旋转轴螺纹孔117、环式锥齿轮坯料118、信号线缆119、垫圈120、坯料螺钉121、连接套122、紧定螺钉五123、紧定螺钉四124、轴式锥齿轮坯料125、导电环螺纹孔126、导电环轴孔127、基准锥顶点128、基准锥面129、搬口平面130、基准锥轴颈131、基准锥外螺纹132、基准锥轴肩133、基准锥轴头134、背锥135、后端面136、坯料轴孔137、坯料轴头138、根锥轴线139、锥齿轮三维模型轴线140、轮齿小端截面轮廓141、参考面二142、参考面一143、锥齿轮三维模型后端面144、轮齿大端截面轮廓145、轮齿大端坐标原点146、轮齿大端切割面147、轮齿小端切割面148、轮齿小端坐标原点149、定位基准面150、根锥顶点151、轮齿大端轮廓直线三152、轮齿大端轮廓直线一153、轮齿大端轮廓曲线154、轮齿小端切割直线一155、轮齿大端切割直线一156、轮齿大端切割曲线157、轮齿小端切割曲线158、轮齿大端切割直线二159、轮齿小端切割直线二160、轮齿小端轮廓曲线161、轮齿大端轮廓直线二162、轮齿小端轮廓直线二163、轮齿小端轮廓直线一164、坯料最大轮廓曲线165、下切割轮廓166、上切割轮廓167、电极丝运行方向168、电极丝退出方向169、穿丝点170、机床坐标原点171、上导轮轴线172、下导轮轴线173、测距面174、起始停止面175、固定套定位孔176、轮齿截面切片177、冠轮锥顶点178、形成圆179、冠轮轮齿180、斜齿锥齿轮冠轮的齿线181、斜齿锥齿轮冠轮182、轮齿大端齿槽曲线中点183、轮齿小端齿槽曲线中点184、轮齿大端齿顶曲线中点185、轮齿小端齿顶曲线中点186。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步叙述。

参照图1至12、图23至28，所述辅助装置包括导轨滑台35、角度调节平台34、直角支架33、数控分度头37、倾角仪一32、倾角仪二36、距离传感器部件38、分度控制器，所述辅助装置的导轨滑台35安装在电火花线切割机床的横梁一1上，横梁一1采用绝缘材料，横梁一1实现所述辅助装置与机床床身保持绝缘状态。所述辅助装置还包括导电旋转轴部件30、导电板部件31、定位轴60。导电旋转轴部件30包括导电旋转轴75、旋转固定套76、导电弹力调节环104、弹簧105、导电固定环106、导电异质环107、导电旋转环108、基准锥109、导电螺钉99，导电旋转轴部件30与数控分度头37的蜗轮70固定在一起。导电板部件31包括导电板40、压板42，导电板部件31安装在电火花线切割机床的纵梁二19上。导电板部件31把导电旋转轴部件30与纵梁二19连接在一起，使导电板部件31、导电旋转轴部件30成为所述辅助装置高频脉冲电流路径上的零件。

直角支架33一个端面与数控分度头37的分度头壳体69安装在一起，直角支架33另一个端面安装在角度调节平台顶板91上，角度调节平台底板79安装在导轨滑台顶板56上，定位轴60一端安装在导轨滑台顶板56上，定位轴60另一端安装在角度调节平台底板79上，角度调节平台34能够围绕定位轴轴线63与导轨滑台35之间产生相对旋转运动，使所述辅助装置获得一个B轴旋转自由度。角度调节平台顶板91能够围绕铰链轴轴线85与角度调节平台底板79之间产生相对旋转运动，使所述辅助装置获得一个A轴旋转自由度。导轨滑台顶板56以及固定在导轨滑台顶板56表面的角度调节平台34、直角支架33、数控分度头37、导电旋转轴部件30能够与导轨滑台端板一51之间产生相对移动运动，使所述辅助装置获得一个Z轴移动自由度。

电火花线切割机床采用绝缘立柱24使横梁二18、纵梁一2、纵梁二19与固定板25保持绝缘状态，固定板25安装在坐标工作台上表面23，高频脉冲电源的正极接线安装在横梁二18上，高频脉冲电源的负极接线安装在位于上丝架15的进电块螺丝杆上，从进电块、电极丝20、放电间隙、锥齿轮坯料、导电旋转轴75、导电旋转环108、导电异质环107、导电固定环106、导电螺钉99、导电螺母二101、导电板40、纵梁二19、横梁二18至高频脉冲电源是所述辅助装置高频脉冲电流路径。

导电板40弯折呈直角形，导电板40一端有调节槽41，导电板40另一端安装在纵梁二19上表面，压板42安装在导电板40上表面，压板42有螺钉孔，螺钉一39穿过压板42的螺钉孔把导电板40固定在纵梁二19上表面。

导电旋转轴75从上至下依次安装有旋转固定套76、导电弹力调节环104、弹簧105、导电固定环106、导电异质环107、导电旋转环108，基准锥109安装在导电旋转轴75下端面，导电螺母一102、导电螺母二101、导电螺母三100依次安装在导电螺钉99的轴向中间位置，导电螺钉99一端安装在导电固定环106径向外表面的导电环螺纹孔126中，并且用导电螺母一102使导电螺钉99与导电固定环106之间锁紧，导电螺钉99的轴向中间位置插入导电板40的调节槽41中，通过导电螺母二101、导电螺母三100把导电螺钉99与导电板40连接固定在一起。旋转固定套76、导电弹力调节环104、导电旋转环108分别通过紧定螺钉一77、紧定螺钉二103、紧定螺钉三98与导电旋转轴75固定在一起，旋转固定套76通过螺钉五74与数控分度头37的蜗轮70固定在一起，通过调节导电弹力调节环104与导电固定环106之间的距离，能够调节弹簧105的弹力强度，在弹簧105的弹力作用下，导电异质环107分别与导电固定环106、导电旋转环108端面接触在一起，导电固定环106静止不动，导电旋转环108能够与导电旋转轴75一起旋转，导电异质环107的材料与导电固定环106、导电旋转环108的材料不相同，例如，导电异质环107采用石墨材料，导电固定环106、导电旋转环108采用铜材，导电异质环107实现所述辅助装置高频脉冲电流路径中有相对运动的两个导电零件接触面避免局部焊接现象的功能。基准锥109实现所述辅助装置在锥齿轮坯料安装时精确定位的功能。B轴旋转自由度、A轴旋转自由度、Z轴移动自由度实现所述辅助装置在锥齿轮坯料安装时调节锥齿轮坯料安装位置的功能。

距离传感器部件38包括距离传感器27、磁性座26、磁性座立柱29、磁性座支架28，距离传感器27安装在磁性座支架28上，磁性座支架28通过磁性座立柱29安装在磁性座26上，磁性座26安装在坐标工作台上表面23，距离传感器27通过信号线缆119与分度控制器连接在一起，距离传感器部件38与所述辅助装置的其余零部件没有机械连接，所述辅助装置的其余零部件均位于横梁一1上侧，上丝架15与下丝架3之间只有基准锥109、锥齿轮坯料和导电旋转轴75下端部分，在横梁一1上侧有容纳所述辅助装置的有效空间，上丝架15与下丝架3之间的距离只需要根据基准锥109、锥齿轮坯料在Z轴方向的尺寸和导电旋转轴75的倾斜角度来确定，所述辅助装置的其余零部件不会对上丝架15与下丝架3之间的距离产生影响，缩短上丝架15与下丝架3之间的距离，有利于确保在切割锥齿轮坯料时电火花线切割机床U轴和V轴移动距离小于其最大行程。

参照图1至22，导电旋转轴75呈圆柱形，导电旋转轴75下端径向外表面有旋转轴轴颈114、旋转轴轴肩116，导电旋转轴75下端面中间有旋转轴定位孔115，旋转轴定位孔115轴向内侧有旋转轴螺纹孔117。基准锥109呈圆柱形，基准锥109从下至上依次有基准锥面129、基准锥轴头134、基准锥轴颈131、基准锥外螺纹132，基准锥轴头134径向外表面有搬口平面130，基准锥轴头134直径大于基准锥轴颈131直径，基准锥轴头134与基准锥轴颈131之间有基准锥轴肩133。基准锥109下端基准锥面129的半锥角等于锥齿轮的根锥角δf，基准锥面129的顶点是基准锥顶点128，基准锥顶点128是所述辅助装置采用基准锥109对锥齿轮坯料安装位置进行定位的基准。定位轴60呈圆柱形，定位轴60截面直径由大至小呈阶梯形分布。

旋转固定套76呈环形，旋转固定套76径向外表面均布若干个固定套螺纹孔110，旋转固定套76轴向一端有环形的固定套凸台111，固定套凸台111径向中间有固定套定位孔176，旋转固定套76径向中间有固定套轴孔113，固定套轴孔113径向外侧均布若干个固定套螺钉孔112。导电异质环107呈环形。导电固定环106、导电弹力调节环104、导电旋转环108呈环形，其径向中间有导电环轴孔127，其径向外表面有导电环螺纹孔126。连接套122呈环形，连接套122径向中间有连接套轴孔，其径向外表面至少有两个连接套螺纹孔沿着轴向排列，连接套螺纹孔中分别安装有紧定螺钉四124、紧定螺钉五123。

环式锥齿轮坯料118呈环形，环式锥齿轮坯料118径向中间有坯料轴孔137，环式锥齿轮坯料118轴向一端有背锥135，有背锥135的端面是后端面136，没有背锥135的端面是前端面。轴式锥齿轮坯料125呈圆柱形，轴式锥齿轮坯料125轴向一端是前端面，轴向另一端有坯料轴头138，轴式锥齿轮坯料125轴向中间位置有后端面136，后端面136径向外侧有背锥135。

所述辅助装置采用基准锥109对锥齿轮坯料安装位置进行定位时，基准锥109安装在导电旋转轴75下端面，定位工作完成后从导电旋转轴75下端面取下基准锥109。基准锥109安装在导电旋转轴75时，基准锥外螺纹132安装在导电旋转轴75的旋转轴螺纹孔117中，基准锥轴颈131安装在导电旋转轴75的旋转轴定位孔115中，基准锥轴肩133与导电旋转轴75下端面接触安装在一起。

在导电旋转轴部件30安装环式锥齿轮坯料118的步骤，环式锥齿轮坯料118安装在导电旋转轴75的旋转轴轴颈114径向外表面，环式锥齿轮坯料118的后端面136与导电旋转轴75的旋转轴轴肩116接触安装在一起，垫圈120安装在导电旋转轴75下端面和环式锥齿轮坯料118的前端面，坯料螺钉121穿过垫圈120和旋转轴定位孔115安装在导电旋转轴75的旋转轴螺纹孔117中。

在导电旋转轴部件30安装轴式锥齿轮坯料125的步骤，先把连接套122的连接套轴孔上端安装在导电旋转轴75的旋转轴轴颈114径向外表面，连接套122上端面与导电旋转轴75的旋转轴轴肩116接触安装在一起，并用紧定螺钉四124把连接套122与导电旋转轴75固定在一起，轴式锥齿轮坯料125的坯料轴头138安装在连接套122的连接套轴孔下端，连接套122下端面与轴式锥齿轮坯料125的后端面136接触安装在一起，并用紧定螺钉五123把连接套122与轴式锥齿轮坯料125固定在一起。

所述辅助装置装配时，在导轨滑台35的导轨滑台顶板56分别加工一个定位孔一和两个螺柱螺纹孔，定位孔一是圆柱形沉孔，定位轴60直径大的一端安装在定位孔一中，两个定位螺柱61一端分别安装在螺柱螺纹孔中，在角度调节平台34的角度调节平台底板79加工一个定位孔二95，角度调节平台底板79安装在导轨滑台顶板56表面，定位轴60直径小的一端安装在角度调节平台34的定位孔二95中，两个定位螺柱61的另一端分别穿过角度调节平台底板79的螺钉槽孔80，在两个定位螺柱61另一端分别安装锁定螺母62，在角度调节平台34的角度调节平台顶板91加工若干个顶板螺纹孔87，通过螺钉二45把直角支架33一个端面安装在角度调节平台顶板91表面，通过螺钉三46把直角支架33另一个端面与数控分度头37的分度头壳体69连接固定在一起，取下数控分度头37原有的输出端盖，露出数控分度头37的蜗轮70。倾角仪一32侧面通过磁力或者胶水安装固定在角度调节平台34的底板侧面一81，倾角仪二36底面通过磁力或者胶水安装固定在角度调节平台34的角度调节平台顶板91表面。螺钉五74穿过旋转固定套76的固定套螺钉孔112安装固定在蜗轮70的蜗轮螺钉孔中，把导电旋转轴部件30与数控分度头37的蜗轮70固定在一起，蜗轮70径向内侧分度头轴承72的一部分外圈安装在旋转固定套76的固定套定位孔176中，确保导电旋转轴部件30与蜗轮70的同轴度符合设计要求。导轨滑台35的导轨滑台端板一51安装在电火花线切割机床的横梁一1上，通过螺钉四50把导轨滑台35与横梁一1固定在一起。

调整电火花线切割机床的上丝架15与下丝架3之间的距离，使上导轮轴线172至下导轮轴线173之间的距离H＇等于设定数值，以坐标工作台上表面23为水平基准面，调整锥度头部件14，使电极丝20垂直于水平基准面，使所述辅助装置处于基准状态。

松开锁定螺母62，以导轨滑台丝杠轴线44为B轴静止参照物，推动角度调节平台34以定位轴轴线63为圆心旋转，能够使角度调节平台34以及固定在角度调节平台顶板91表面的直角支架33、数控分度头37、导电旋转轴部件30产生旋转，所述辅助装置装配后定位轴轴线63与定位孔轴线96重合，定位轴轴线63是B轴基准轴线，设定角度调节平台丝杠轴线43与导轨滑台丝杠轴线44平行时，倾角仪一32显示数值为零，此时角度调节平台丝杠轴线43垂直于坐标工作台上表面23，当角度调节平台丝杠轴线43以定位轴轴线63为圆心顺时针旋转或者逆时针旋转时，随着旋转倾斜角度逐渐增大，倾角仪一32显示的数值逐渐增大，倾角仪一32显示数值是角度调节平台丝杠轴线43与导轨滑台丝杠轴线44之间的夹角β，推动角度调节平台34以定位轴轴线63为圆心旋转，能够改变该夹角β的数值，调整夹角β的数值为设定值后，需要锁紧锁定螺母62。

以角度调节平台底板79为A轴静止参照物，旋转角度调节平台手轮78能够使角度调节平台顶板91以铰链轴轴线85为圆心旋转，通过数控分度头37和直角支架33安装在角度调节平台顶板91表面的导电旋转轴部件30能够跟随角度调节平台顶板91以铰链轴轴线85为圆心同时旋转，铰链轴轴线85是A轴基准轴线，设定角度调节平台顶板91与角度调节平台底板79平行时，倾角仪二36显示数值为零，此时导电旋转轴轴线47与角度调节平台丝杠轴线43平行，当旋转角度调节平台手轮78使角度调节平台顶板91与角度调节平台底板79之间的夹角大于零时，导电旋转轴轴线47与角度调节平台丝杠轴线43之间的夹角δ等于角度调节平台顶板91与角度调节平台底板79之间的夹角，倾角仪二36显示该夹角δ的数值，旋转角度调节平台手轮78能够改变该夹角δ的数值。

所述辅助装置装配后，导轨滑台丝杠轴线44垂直于坐标工作台上表面23，以坐标工作台上表面23为Z轴静止参照物，旋转导轨滑台手轮59能够使导轨滑台顶板56以及固定在导轨滑台顶板56表面的角度调节平台34、直角支架33、数控分度头37、导电旋转轴部件30产生在Z轴方向的移动，旋转导轨滑台手轮59能够改变安装在导电旋转轴75下端面基准锥109的基准锥顶点128的Z轴数值。

参照图1至12、图23至28，采用所述辅助装置加工直齿锥齿轮48时对锥齿轮坯料安装位置进行定位包括以下步骤：首先使所述辅助装置处于基准状态，再使角度调节平台丝杠轴线43与导轨滑台丝杠轴线44之间的夹角β等于零，之后使导电旋转轴轴线47与角度调节平台丝杠轴线43之间的夹角δ等于直齿锥齿轮48的根锥角δf，使坐标工作台在X轴和Y轴方向移动，使基准锥顶点128与电极丝20接触在一起，之后调整基准锥顶点128的Z轴数值，使基准锥顶点128至下导轮轴线173之间的垂直距离等于设定的定位距离ho，在电火花线切割机床控制系统中设定此时位置为X轴和Y轴的坐标原点，即机床坐标原点171，在电火花线切割机床控制系统中使坐标工作台沿着Y轴方向移动设定的穿丝距离L，使电极丝20从机床坐标原点171移动至穿丝点170，所述辅助装置处于直齿模式。

斜齿锥齿轮冠轮的齿线181到冠轮锥顶点178之间的距离称为齿线偏移量rt，以齿线偏移量rt为半径、以冠轮锥顶点178为圆心，绘制的圆称为形成圆179。

采用所述辅助装置加工斜齿锥齿轮49时对锥齿轮坯料安装位置进行定位包括以下步骤：首先使所述辅助装置处于基准状态，在导电旋转轴75的旋转轴轴颈114安装用于调试的斜齿锥齿轮49，再使角度调节平台丝杠轴线43与导轨滑台丝杠轴线44之间的夹角β等于斜齿锥齿轮49的螺旋角βm，并且使靠近电极丝20的斜齿锥齿轮49上侧轮齿的齿线朝Y轴正方向的投影与基准状态下的电极丝20平行，即加工左旋齿的斜齿锥齿轮49时，当角度调节平台丝杠轴线43与导轨滑台丝杠轴线44之间的夹角β等于零时，角度调节平台丝杠轴线43以定位轴轴线63为圆心沿着B轴顺时针旋转方向65调整夹角β等于斜齿锥齿轮49的螺旋角βm，或者加工右旋齿的斜齿锥齿轮49时，当角度调节平台丝杠轴线43与导轨滑台丝杠轴线44之间的夹角β等于零时，角度调节平台丝杠轴线43以定位轴轴线63为圆心沿着B轴逆时针旋转方向66调整夹角β等于斜齿锥齿轮49的螺旋角βm，之后使导电旋转轴轴线47与角度调节平台丝杠轴线43之间的夹角δ等于斜齿锥齿轮49的根锥角δf，使坐标工作台在X轴和Y轴方向移动，使基准锥顶点128与电极丝20接触在一起，之后在电火花线切割机床控制系统中使坐标工作台沿着X轴方向移动，移动距离等于齿线偏移量rt，移动方向是使电极丝20从基准锥顶点128朝位于斜齿锥齿轮49上侧轮齿的螺旋角βm的螺旋方向，即加工左旋齿的斜齿锥齿轮49时，移动方向是使电极丝20从基准锥顶点128朝X轴负方向移动，或者加工右旋齿的斜齿锥齿轮49时，移动方向是使电极丝20从基准锥顶点128朝X轴正方向移动，则位于斜齿锥齿轮49上侧轮齿的齿线朝Y轴正方向的投影与电极丝20朝Y轴正方向的投影重合，之后调整基准锥顶点128的Z轴数值，使基准锥顶点128至下导轮轴线173之间的垂直距离等于设定的定位距离ho，在电火花线切割机床控制系统中设定此时位置为X轴和Y轴的坐标原点，即机床坐标原点171，在电火花线切割机床控制系统中使坐标工作台沿着Y轴方向移动设定的穿丝距离L，使电极丝20从机床坐标原点171移动至穿丝点170，取下用于调试的斜齿锥齿轮49，所述辅助装置处于斜齿模式。

通过对锥齿轮三维模型切割获得轮齿截面切片177三维模型的方法是，在三维建模软件中打开锥齿轮三维模型文件，该锥齿轮三维模型是直齿锥齿轮48，从锥齿轮三维模型轴线140至相邻的两个轮齿大端齿槽曲线中点183或者轮齿小端齿槽曲线中点184分别制作参考面一143、参考面二142，参考面一143与参考面二142之间的夹角是齿槽夹角α，齿槽夹角α数值等于三百六十度除以锥齿轮齿数，用参考面一143、参考面二142切割锥齿轮三维模型，保留一个轮齿和两个半片齿槽的部分。从锥齿轮三维模型轴线140至轮齿大端齿顶曲线中点185或者轮齿小端齿顶曲线中点186制作参考面三，参考面三与锥齿轮三维模型的根锥曲面相交产生根锥轴线139，根锥轴线139与锥齿轮三维模型轴线140之间的夹角是根锥角δf，根锥轴线139与锥齿轮三维模型轴线140相交于根锥顶点151，通过根锥顶点151制作垂直于根锥轴线139的定位基准面150， 制作平行于定位基准面150的轮齿小端切割面148，轮齿小端切割面148至定位基准面150的距离等于下偏移距离ha，制作平行于定位基准面150的轮齿大端切割面147，轮齿大端切割面147至定位基准面150的距离等于上偏移距离hb，上偏移距离hb大于下偏移距离于ha，用轮齿大端切割面147和轮齿小端切割面148切割锥齿轮三维模型，保留轮齿大端切割面147和轮齿小端切割面148之间的部分，锥齿轮三维模型剩余部分定义为轮齿截面切片177，轮齿截面切片177下表面轮廓是轮齿小端截面轮廓141，轮齿截面切片177上表面轮廓是轮齿大端截面轮廓145。根锥轴线139与轮齿大端切割面147的交点是轮齿大端坐标原点146，根锥轴线139与轮齿小端切割面148的交点是轮齿小端坐标原点149，在轮齿大端截面轮廓145和轮齿小端截面轮廓141分别向轮齿大端切割面147、轮齿小端切割面148、定位基准面150投影时，轮齿大端坐标原点146与轮齿小端坐标原点149重合。轮齿小端切割面148至轮齿大端切割面147之间的距离是距离HⅡ。基准锥109安装在所述辅助装置后，采用基准锥109对锥齿轮坯料安装位置进行定位的理论前提是，基准锥109的基准锥面129与轮齿截面切片177的根锥曲面重合，基准锥109的基准锥顶点128与轮齿截面切片177的根锥顶点151重合，基准锥109的基准锥顶点128与轮齿截面切片177的定位基准面150相交，以及导电旋转轴轴线47与锥齿轮三维模型轴线140重合。

通过对锥齿轮三维模型切割或者对锥齿轮实物切割面采用激光扫描获得轮齿截面切片177三维模型，以轮齿小端切割面148作为编程面，轮齿大端截面轮廓145向轮齿小端切割面148投影形成轮齿大端轮廓直线一153、轮齿大端轮廓曲线154、轮齿大端轮廓直线二162、轮齿大端轮廓直线三152，轮齿大端坐标原点146向轮齿小端切割面148投影形成机床坐标原点171，轮齿小端截面轮廓141向轮齿小端切割面148投影形成轮齿小端轮廓直线一164、轮齿小端轮廓曲线161、轮齿小端轮廓直线二163，在锥齿轮三维模型后端面144中以锥齿轮三维模型轴线140的投影点为圆心，以锥齿轮坯料最大直径为直径画圆，该圆向轮齿小端切割面148投影形成坯料最大轮廓曲线165，由坯料最大轮廓曲线165朝径向外侧移动分别形成轮齿大端切割曲线157、轮齿小端切割曲线158，由轮齿大端轮廓直线一153、轮齿大端轮廓直线二162延伸至轮齿大端切割曲线157分别形成轮齿大端切割直线一156、轮齿大端切割直线二159，由轮齿大端切割曲线157、轮齿大端切割直线一156、轮齿大端轮廓曲线154、轮齿大端切割直线二159依次封闭形成上切割轮廓167，由轮齿小端轮廓直线一164、轮齿小端轮廓直线二163延伸至轮齿小端切割曲线158分别形成轮齿小端切割直线一155、轮齿小端切割直线二160，由轮齿小端切割曲线158、轮齿小端切割直线一155、轮齿小端轮廓曲线161、轮齿小端切割直线二160依次封闭形成下切割轮廓166。由机床坐标原点171沿着Y轴正方向移动设定的穿丝距离L形成穿丝点170。

采用电火花线切割编程软件生成加工轨迹时，图形切入点选择轮齿大端切割曲线157的中点和轮齿小端切割曲线158的中点，退出点坐标选择与穿丝点170坐标相同。在电火花线切割编程软件中选择下切割轮廓166生成下表面加工轨迹，选择上切割轮廓167生成上表面加工轨迹，在生成锥度加工轨迹菜单项中输入三个高度值，其中HⅠ是轮齿小端切割面至下导轮轴线的距离HⅠ，HⅡ是轮齿小端切割面至轮齿大端切割面的距离HⅡ，HⅢ是轮齿小端切割面至上导轮轴线的距离HⅢ。在获得轮齿截面切片177三维模型的过程中已知数据有下偏移距离ha、上偏移距离hb、距离HⅡ，对锥齿轮坯料安装位置进行定位的过程中设定的数据有距离H＇、定位距离ho，则距离HⅠ等于下偏移距离ha加定位距离ho，距离HⅢ等于距离H＇减距离HⅠ。

下丝架3靠近距离传感器部件38的侧面定义为测距面174，所述辅助装置处于直齿模式的基准状态或者处于斜齿模式的基准状态时，当电极丝20位于穿丝点170，下丝架3的测距面174所在的位置是起始停止面175，起始停止面175至距离传感器27端面的距离小于传感器感应动作距离，此时距离传感器27动作发出信号，当电极丝20位于机床坐标原点171，下丝架3的测距面174至起始停止面175之间的距离是工作行程L＇，工作行程L＇等于穿丝距离L。所述辅助装置处于直齿模式的基准状态时，导电旋转轴轴线47与电极丝20之间的夹角δ＇等于直齿锥齿轮的根锥角δf。

采用所述辅助装置加工锥齿轮坯料时，在电火花线切割机床控制系统中设定切割循环次数等于锥齿轮齿数，在分度控制器中设定分度角度等于三百六十度除以锥齿轮齿数，从导电旋转轴75下端面取下基准锥109，在导电旋转轴75的旋转轴轴颈114安装锥齿轮坯料，在电火花线切割机床控制系统中启动运行，电极丝20从穿丝点170出发沿着电极丝运行方向168运行，电极丝20在轮齿大端切割面147中运行轨迹是上切割轮廓167，电极丝20在轮齿小端切割面148中运行轨迹是下切割轮廓166，电极丝20在锥齿轮坯料中切割出一个轮齿和两个半片齿槽后，电极丝20沿着电极丝退出方向169回到穿丝点170，下丝架3的测距面174到达起始停止面175，距离传感器27动作发出信号，分度控制器发出指令使分度头电动机68通过蜗杆驱动蜗轮70旋转设定的分度角度，蜗轮70通过导电旋转轴部件30驱动锥齿轮坯料旋转至设定的分度角度，电火花线切割机床控制系统执行下一次切割运行任务，直至完成设定的切割循环次数，电火花线切割机床控制系统停止运行，取下完成加工的锥齿轮坯料。

Claims (8)

1.一种电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置，包括导轨滑台(35)、角度调节平台(34)、直角支架(33)、数控分度头(37)、倾角仪一(32)、倾角仪二(36)、距离传感器部件(38)、分度控制器，所述辅助装置的导轨滑台(35)安装在电火花线切割机床的横梁一(1)上，其特征在于：横梁一(1)采用绝缘材料；所述辅助装置还包括导电旋转轴部件(30)、导电板部件(31)、定位轴(60)；导电旋转轴部件(30)与数控分度头(37)的蜗轮(70)固定在一起；导电板部件(31)安装在电火花线切割机床的纵梁二(19)上；导电板部件(31)把导电旋转轴部件(30)与纵梁二(19)连接在一起，使导电板部件(31)、导电旋转轴部件(30)成为所述辅助装置高频脉冲电流路径上的零件；导电旋转轴部件(30)包括导电旋转轴(75)、基准锥(109)，基准锥(109)安装在导电旋转轴(75)下端面；

直角支架(33)一个端面与数控分度头(37)的分度头壳体(69)安装在一起，直角支架(33)另一个端面安装在角度调节平台顶板(91)上，角度调节平台底板(79)安装在导轨滑台顶板(56)上，定位轴(60)一端安装在导轨滑台顶板(56)上，定位轴(60)另一端安装在角度调节平台底板(79)上；角度调节平台(34)能够围绕定位轴轴线(63)与导轨滑台(35)之间产生相对旋转运动，使所述辅助装置获得一个B轴旋转自由度；角度调节平台顶板(91)能够围绕铰链轴轴线(85)与角度调节平台底板(79)之间产生相对旋转运动，使所述辅助装置获得一个A轴旋转自由度；导轨滑台顶板(56)以及固定在导轨滑台顶板(56)表面的角度调节平台(34)、直角支架(33)、数控分度头(37)、导电旋转轴部件(30)能够与导轨滑台端板一(51)之间产生相对移动运动，使所述辅助装置获得一个Z轴移动自由度。

2.根据权利要求1所述的电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置，其特征在于：基准锥(109)下端基准锥面(129)的半锥角等于锥齿轮的根锥角δf，基准锥面(129)的顶点是基准锥顶点(128)，基准锥顶点(128)是所述辅助装置采用基准锥(109)对锥齿轮坯料安装位置进行定位的基准。

3.根据权利要求1所述的电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置，其特征在于：导电旋转轴部件(30)还包括导电固定环(106)、导电异质环(107)、导电旋转环(108)，导电异质环(107)的材料与导电固定环(106)、导电旋转环(108)的材料不相同。

4.根据权利要求1所述的电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置，其特征在于：导电旋转轴部件(30)还包括导电弹力调节环(104)、弹簧(105)，通过调节导电弹力调节环(104)与导电固定环(106)之间的距离，能够调节弹簧(105)的弹力强度，在弹簧(105)的弹力作用下，导电异质环(107)分别与导电固定环(106)、导电旋转环(108)端面接触在一起，导电固定环(106)静止不动，导电旋转环(108)能够与导电旋转轴(75)一起旋转。

5.根据权利要求1所述的电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置，其特征在于：从进电块、电极丝(20)、放电间隙、锥齿轮坯料、导电旋转轴(75)、导电旋转环(108)、导电异质环(107)、导电固定环(106)、导电螺钉(99)、导电螺母二(101)、导电板(40)、纵梁二(19)、横梁二(18)至高频脉冲电源是所述辅助装置高频脉冲电流路径。

6.一种利用如权利要求1所述的电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置使用方法，其特征在于：采用所述辅助装置加工直齿锥齿轮(48)时对锥齿轮坯料安装位置进行定位包括以下步骤：

（a）使所述辅助装置处于基准状态；

（b）使角度调节平台丝杠轴线(43)与导轨滑台丝杠轴线(44)之间的夹角β等于零；

（c）使导电旋转轴轴线(47)与角度调节平台丝杠轴线(43)之间的夹角δ等于直齿锥齿轮(48)的根锥角δf；

（d）使坐标工作台在X轴和Y轴方向移动，使基准锥顶点(128)与电极丝(20)接触在一起；

（e）调整基准锥顶点(128)的Z轴数值，使基准锥顶点(128)至下导轮轴线(173)之间的垂直距离等于设定的定位距离ho，在电火花线切割机床控制系统中设定此时位置为X轴和Y轴的坐标原点，即机床坐标原点(171)；

（f）在电火花线切割机床控制系统中使坐标工作台沿着Y轴方向移动设定的穿丝距离L，使电极丝(20)从机床坐标原点(171)移动至穿丝点(170)，所述辅助装置处于直齿模式。

7.根据权利要求6所述的电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置使用方法，其特征在于：采用所述辅助装置加工斜齿锥齿轮(49)时对锥齿轮坯料安装位置进行定位包括以下步骤：

（a）使所述辅助装置处于基准状态，在导电旋转轴(75)的旋转轴轴颈(114)安装用于调试的斜齿锥齿轮(49)；

（b）使角度调节平台丝杠轴线(43)与导轨滑台丝杠轴线(44)之间的夹角β等于斜齿锥齿轮(49)的螺旋角βm，并且使靠近电极丝(20)的斜齿锥齿轮(49)上侧轮齿的齿线朝Y轴正方向的投影与基准状态下的电极丝(20)平行；

（c）使导电旋转轴轴线(47)与角度调节平台丝杠轴线(43)之间的夹角δ等于斜齿锥齿轮(49)的根锥角δf；

（d）使坐标工作台在X轴和Y轴方向移动，使基准锥顶点(128)与电极丝(20)接触在一起；

（e）在电火花线切割机床控制系统中使坐标工作台沿着X轴方向移动，移动距离等于齿线偏移量rt，移动方向是使电极丝(20)从基准锥顶点(128)朝位于斜齿锥齿轮(49)上侧轮齿的螺旋角βm的螺旋方向；

（f）调整基准锥顶点(128)的Z轴数值，使基准锥顶点(128)至下导轮轴线(173)之间的垂直距离等于设定的定位距离ho，在电火花线切割机床控制系统中设定此时位置为X轴和Y轴的坐标原点，即机床坐标原点(171)；

（g）在电火花线切割机床控制系统中使坐标工作台沿着Y轴方向移动设定的穿丝距离L，使电极丝(20)从机床坐标原点(171)移动至穿丝点(170)，取下用于调试的斜齿锥齿轮(49)，所述辅助装置处于斜齿模式。

8.根据权利要求6所述的电火花线切割加工锥齿轮的辅助装置使用方法，其特征在于：生成锥度加工轨迹包括以下步骤：

（a）在三维建模软件中打开锥齿轮三维模型文件，该锥齿轮三维模型是直齿锥齿轮(48)；用参考面一(143)、参考面二(142)切割锥齿轮三维模型，保留一个轮齿和两个半片齿槽的部分；用轮齿大端切割面(147)和轮齿小端切割面(148)切割锥齿轮三维模型，保留轮齿大端切割面(147)和轮齿小端切割面(148)之间的部分；

（b）轮齿大端截面轮廓(145)向轮齿小端切割面(148)投影形成轮齿大端轮廓直线一(153)、轮齿大端轮廓曲线(154)、轮齿大端轮廓直线二(162)、轮齿大端轮廓直线三(152)；

（c）轮齿小端截面轮廓(141)向轮齿小端切割面(148)投影形成轮齿小端轮廓直线一(164)、轮齿小端轮廓曲线(161)、轮齿小端轮廓直线二(163)；

（d）由坯料最大轮廓曲线(165)朝径向外侧移动分别形成轮齿大端切割曲线(157)、轮齿小端切割曲线(158)；

（e）由轮齿大端轮廓直线一(153)、轮齿大端轮廓直线二(162)延伸至轮齿大端切割曲线(157)分别形成轮齿大端切割直线一(156)、轮齿大端切割直线二(159)；

（f）由轮齿大端切割曲线(157)、轮齿大端切割直线一(156)、轮齿大端轮廓曲线(154)、轮齿大端切割直线二(159)依次封闭形成上切割轮廓(167)；

（g）由轮齿小端轮廓直线一(164)、轮齿小端轮廓直线二(163)延伸至轮齿小端切割曲线(158)分别形成轮齿小端切割直线一(155)、轮齿小端切割直线二(160)；

（h）由轮齿小端切割曲线(158)、轮齿小端切割直线一(155)、轮齿小端轮廓曲线(161)、轮齿小端切割直线二(160)依次封闭形成下切割轮廓(166)；

（i）轮齿大端坐标原点(146)向轮齿小端切割面(148)投影形成机床坐标原点(171)；

（j）由机床坐标原点(171)沿着Y轴正方向移动设定的穿丝距离L形成穿丝点(170)；

（k）在电火花线切割编程软件中选择下切割轮廓(166)生成下表面加工轨迹，选择上切割轮廓(167)生成上表面加工轨迹。

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