CN115609087A - 一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法，涉及机械加工技术领域，该设计是针对格利森制准双曲线螺旋锥齿轮运动展成原理，采用螺旋锥齿轮齿坯与刀盘联动实现刀具与齿面啮合并进行切齿渐成齿面，通过数控程序控制各运动关系按啮合轨迹运动。加工过程所需平台是四轴联动的数控加工中心、数控铣床等数控铣削设备，同时在数控铣削设备的工作台上安置联动伺服分度头，主要完成齿坯与刀盘的啮合运动，完成单齿铣削成形。当单齿铣削完成后，退出工位并进行分齿，再进入单齿铣削工位，进行前次铣齿过程，直到螺旋锥齿轮上所有齿数的齿形铣完为止。通过验证，此设计基本可满足实际使用要求和设计目标。

Description

一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工领域，更具体地是涉及一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法技术领域。

背景技术

在齿轮制造中，螺旋锥齿轮分为美国的格利森制、瑞士的奥利康制、德国的克林根贝格制，制造三种制式齿轮都是采用专用设备。

国内在车辆传动、减速机构、船舶和矿山机械等领域都需要使用螺旋锥齿轮，且需求量大，但是格利森制准双曲线螺旋锥齿轮生产成套设备接近5～7千万美元，如图1所示，同时需配备图2所示的专用刀具。

所以购置这种设备的企业很少，限制了该技术的推广运用。

发明内容

本发明的目的在于：为了解决上述技术问题，本发明提供一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法。

本发明为了实现上述目的具体采用以下技术方案：

一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法，该加工按方法通过数控铣削设备在四轴联动的数控加工中心完成、该加工方法包括以下步骤：

步骤1：刀盘的旋转运动

把刀盘安装在数控铣削设备的主轴上，由主轴带动刀盘做旋转运动；

步骤2：刀盘相对齿坯做椭圆弧线运动

刀盘相对齿坯做椭圆弧线运动实际是主动轮的节圆投影到工作台面上形成的椭圆弧线轨迹；

步骤3：齿坯的旋转运动

齿坯的旋转运动是通过安装在数控铣削设备工作台上的数控分度头，即A轴的联动，使齿坯的A轴、X轴和Y轴联动、并与刀盘切入Z轴形成共轭曲面渐开线齿形；

步骤4：齿坯的分齿运动

齿坯的分齿运动也是通过数控分度头进行，当切完一个单齿后，数控分度头退出切齿工位，分度准备下一个切齿位置，通过A轴、X轴、Y轴联动实现；

步骤5：切齿后推进刀运动

切齿后推进刀运动，切齿加工时的刀齿盘中心与齿坯圆中心是偏离的，β为螺旋齿轮的螺旋角，则偏离的X值为Dcosβ/2、偏离的Y值为(d-Dsinβ)/2；

完成齿坯的“齿槽”与刀盘的“刀齿”啮合运动，完成单齿铣削成形；

步骤6：重复单齿铣削运动

当单齿铣削完成后，退出工位并进行分齿，再进入单齿铣削工位，进行前次铣齿过程，直到螺旋锥齿轮上所有齿数的齿形铣完为止。

作为一种可选的技术方案，所述步骤2具体包括：椭圆的长轴L，椭圆的短轴为Lcosα°，该椭圆的轨迹通过数控铣削设备的X、Y轴的联动实现的。

作为一种可选的技术方案，整个铣切单齿过程是Z轴、X轴、Y轴、A轴按比值速率联动就能实现铣切单齿与齿坯的切齿“啮合”过程。

作为一种可选的技术方案，所述步骤5具体包括：以齿坯圆中心为基准(0、0)，当铣完一齿后，刀齿盘中心偏离[Dcosβ/2、(d-Dsinβ)/2]点，齿坯进行分度，分度后刀齿盘中心进入[Dcosβ/2、(d-Dsinβ)/2]点进行展成运动切齿。

作为一种可选的技术方案，该方法通过数控程序控制各运动关系按啮合轨迹运动

本发明的有益效果如下：

1.本发明的全过程是在数控铣削设备的工作台上安置联动伺服分度头(A轴)与设备(X轴、Y轴、Z轴、B轴主轴旋转)联动，完成齿坯的“齿槽”与刀盘的“刀齿”啮合运动，完成单齿铣削成形。

2.本发明中，当单齿铣削完成后，退出工位并进行分齿，再进入单齿铣削工位，进行前次铣齿过程，直到螺旋锥齿轮上所有齿数的齿形铣完为止，此设计基本可满足实际使用要求和设计目标。

附图说明

图1是背景技术中格利森制专用螺旋锥齿轮磨齿机示意图；

图2是背景技术中格利森制专用螺旋锥齿轮铣齿刀盘示意图；

图3是成对啮合螺旋锥齿轮示意图；

图4是铣齿刀盘切齿示意图；

图5是铣齿刀盘切齿形成一个齿槽的齿形示意图；

图6是数控铣削设备各轴联动立体示意图；

图7是数控铣削设备铣齿各运动示意图；

图8是数控分度头立体示意图；

图9是数控分度头示意图。

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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。

实施例1

如图1到9所示，本实施例提供一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法，该加工按方法通过数控铣削设备在四轴联动的数控加工中心完成、该加工方法包括以下步骤：

步骤1：刀盘的旋转运动

把刀盘安装在数控铣削设备的主轴上，由主轴带动刀盘做旋转运动；

步骤2：刀盘相对齿坯做椭圆弧线运动

刀盘相对齿坯做椭圆弧线运动实际是主动轮的节圆投影到工作台面上形成的椭圆弧线轨迹；

步骤3：齿坯的旋转运动

步骤4：齿坯的分齿运动

步骤5：切齿后推进刀运动

切齿后推进刀运动，切齿加工时的刀齿盘中心与齿坯圆中心是偏离的，β为螺旋齿轮的螺旋角，则偏离的X值为Dcosβ/2、偏离的Y值为(d-Dsinβ)/2；

以齿坯圆中心为基准(0、0)，当铣完一齿后，刀齿盘中心偏离[Dcosβ/2、(d-Dsinβ)/2]点，齿坯进行分度，分度后刀齿盘中心进入[Dcosβ/2、(d-Dsinβ)/2]点进行展成运动切齿；

完成齿坯的“齿槽”与刀盘的“刀齿”啮合运动，完成单齿铣削成形；

步骤6：重复单齿铣削运动

当单齿铣削完成后，退出工位并进行分齿，再进入单齿铣削工位，进行前次铣齿过程，直到螺旋锥齿轮上所有齿数的齿形铣完为止。

具体工作时：该发明设计是针对格利森制准双曲线螺旋锥齿轮啮合运动展成原理，采用螺旋锥齿轮齿坯与铣齿刀盘联动实现刀具与齿面啮合并进行切齿渐成齿面，通过数控程序控制各运动关系按啮合轨迹运动，铣齿刀盘相当于成对啮合螺旋锥齿轮(图3)的一个齿(主动轮)，刀盘的轴心与齿坯的轴心根据螺旋角不同处于不同位置(图4)，当刀盘旋转并切入齿坯(从动轮)后，刀盘的一个齿与齿坯做模拟啮合运动轨迹而形成一个齿槽的齿形。

实施例2

在实施例1的基础上，刀盘相对齿坯做椭圆弧线运动实际是主动轮的节圆投影到工作台面上形成的椭圆弧线轨迹(图5)，椭圆的长轴L，椭圆的短轴为Lcosα°，该椭圆的轨迹通过数控铣削设备的X、Y轴的联动实现的(图6)，整个铣切单齿过程是Z轴、X轴、Y轴、A轴按比值速率联动就能实现铣切单齿与齿坯的切齿“啮合”过程。

实施例3

在实施例1的基础上，齿坯的旋转运动是通过安装在数控铣削设备工作台上的数控分度头(图8)即A轴的联动，使齿坯(A轴、X轴、Y轴的联动)与刀盘切入(Z轴)形成共轭曲面渐开线齿形，齿坯的分齿运动也是通过数控分度头(图8)进行，当切完一个单齿后，数控分度头退出切齿工位，分度准备下一个切齿位置，这主要通过A轴、X轴、Y轴联动实现的。

实施例4

在实施例1的基础上，切齿后推进刀运动，切齿加工时的刀齿盘中心与齿坯圆中心是偏离的(图9)，如图所示，β为螺旋齿轮的螺旋角，则偏离的X值为Dcosβ/2、偏离的Y值为(d-Dsinβ)/2。以齿坯圆中心为基准(0、0)，当铣完一齿后，刀齿盘中心偏离[Dcosβ/2、(d-Dsinβ)/2]点，齿坯进行分度，分度后刀齿盘中心进入[Dcosβ/2、(d-Dsinβ)/2]点进行展成运动切齿。

综上所述，该方法的全过程是在数控铣削设备的工作台上安置联动伺服分度头(A轴)与设备(X轴、Y轴、Z轴、B轴主轴旋转)联动，完成齿坯的“齿槽”与刀盘的“刀齿”啮合运动，完成单齿铣削成形。当单齿铣削完成后，退出工位并进行分齿，再进入单齿铣削工位，进行前次铣齿过程，直到螺旋锥齿轮上所有齿数的齿形铣完为止。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法，其特征在于，该加工按方法通过数控铣削设备在四轴联动的数控加工中心完成、该加工方法包括以下步骤：

步骤1：刀盘的旋转运动

把刀盘安装在数控铣削设备的主轴上，由主轴带动刀盘做旋转运动；

步骤2：刀盘相对齿坯做椭圆弧线运动

刀盘相对齿坯做椭圆弧线运动实际是主动轮的节圆投影到工作台面上形成的椭圆弧线轨迹；

步骤3：齿坯的旋转运动

齿坯的旋转运动是通过安装在数控铣削设备工作台上的数控分度头，即A轴的联动，使齿坯的A轴、X轴和Y轴联动、并与刀盘切入Z轴形成共轭曲面渐开线齿形；

步骤4：齿坯的分齿运动

齿坯的分齿运动也是通过数控分度头进行，当切完一个单齿后，数控分度头退出切齿工位，分度准备下一个切齿位置，通过A轴、X轴、Y轴联动实现；

步骤5：切齿后推进刀运动

切齿后推进刀运动，切齿加工时的刀齿盘中心与齿坯圆中心是偏离的，β为螺旋齿轮的螺旋角，则偏离的X值为Dcosβ/2、偏离的Y值为(d-Dsinβ)/2；

完成齿坯的“齿槽”与刀盘的“刀齿”啮合运动，完成单齿铣削成形；

步骤6：重复单齿铣削运动

当单齿铣削完成后，退出工位并进行分齿，再进入单齿铣削工位，进行前次铣齿过程，直到螺旋锥齿轮上所有齿数的齿形铣完为止。

2.根据权利要求1所述的一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法，其特征在于，所述步骤2具体包括：椭圆的长轴L，椭圆的短轴为Lcosα°，该椭圆的轨迹通过数控铣削设备的X、Y轴的联动实现的。

3.根据权利要求2所述的一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法，其特征在于，整个铣切单齿过程是Z轴、X轴、Y轴、A轴按比值速率联动就能实现铣切单齿与齿坯的切齿“啮合”过程。

4.根据权利要求1所述的一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法，其特征在于，所述步骤5具体包括：以齿坯圆中心为基准(0、0)，当铣完一齿后，刀齿盘中心偏离[Dcosβ/2、(d-Dsinβ)/2]点，齿坯进行分度，分度后刀齿盘中心进入[Dcosβ/2、(d-Dsinβ)/2]点进行展成运动切齿。

5.根据权利要求1-4所述的一种螺旋锥齿轮在数控铣削设备上的加工方法，其特征在于，该方法通过数控程序控制各运动关系按啮合轨迹运动。

Images