TWI679075B

TWI679075B - 蝸輪加工方法

Info

Publication number: TWI679075B
Application number: TW108105133A
Authority: TW
Inventors: 黃金龍; Chin-Lung Huang
Original assignee: 國立虎尾科技大學
Priority date: 2019-02-15
Filing date: 2019-02-15
Publication date: 2019-12-11
Also published as: TW202031396A

Abstract

本發明提供一種蝸輪加工方法，包括步驟1、步驟2、以及步驟3。步驟1：提供待加工蝸輪以及加工蝸輪滾刀；步驟2：根據關聯於待加工蝸輪以及加工蝸輪滾刀的複數個參數計算加工蝸輪滾刀相對於待加工蝸輪的預期加工量Δ與軸交角變化量

Description

蝸輪加工方法

本發明關於蝸輪加工方法，尤指一種可提升蝸輪精度的蝸輪加工方法。

蝸桿蝸輪傳動系統廣泛應用於工業領域，尤其為高減速比與分度機構，舉凡汽車電動窗升降機構、電梯減速機、工具機旋轉工作台等，都裝有高精密蝸桿蝸輪組。蝸桿蝸輪組不同於齒輪組，其對於精度的要求上有更嚴格的標準，因此蝸桿蝸輪組的設計、製造與檢驗互相影響，必須透過不斷地假設與試驗，才能製造出高品質產品，是以，相關業者無不潛心研擬，企圖為本領域提供精度更高、製程簡便且穩定的方法。

然本領域對於蝸桿蝸輪組加工的習知技藝，大都透過經驗法則、目視觀察等人為方法進行加工程序，不免存有人為疏失而致精度不佳的問題。因此本領域技術人士經常透過製程機具的改良，以增加蝸桿蝸輪的精度，如中國專利公開第CN101733484A號，揭示了一種多頭蝸輪副切削工藝，包括如下的加工步驟：利用現有的高精度數控蝸杆磨，先磨削工藝蝸杆，調試數控蝸杆磨精度；對蝸輪滾刀進行刃磨，在齒側磨出刃帶，讓滾刀變為高精度剃刀；用標準滾刀對蝸輪滾削；用修整後的剃刀對蝸輪進行精滾。

但製程機具的改良，雖可提供較佳的機具進行加工，不過，於實際操作時仍須仰賴操作者的經驗或目視觀察，故精準度欠佳，且亦可能因操作者的不同，使製作手法上有所落差，讓最終製成的蝸桿蝸輪品質不穩定。

是此，關於蝸桿蝸輪的加工，尤其製程方法仍具有極大改善空間。

本發明的主要目的在於解決習用技藝的蝸輪加工方法存在有精度不高、產品質量缺乏一致性以及加工試誤時間較久的問題。

為達上述目的，本發明提供一種蝸輪加工方法，包括以下步驟：

步驟1：提供一包含一待加工齒形的待加工蝸輪以及一包含一加工齒部的加工蝸輪滾刀。

步驟2：根據關聯於該待加工蝸輪以及該加工蝸輪滾刀的複數個參數計算該加工蝸輪滾刀相對於該待加工蝸輪的預期加工量Δ，包括以下子步驟：

步驟2-1：取得不同軸交角變化量時的一蝸輪有效齒長 h、以及一蝸輪嚙出位置角的值。

步驟2-2：將該蝸輪有效齒長 h、以及該蝸輪嚙出位置角的值代入(式1)而得到複數個對應不同該軸交角變化量的該預期加工量Δ。

(式1)

步驟2-3：產出一在各個該軸交角變化量的該預期加工量Δ的對照表。

步驟3：參照該對照表使該加工蝸輪滾刀的該加工齒部對該待加工蝸輪的該待加工齒形進行一修整工序，而讓該待加工蝸輪形成一加工後齒形。

據上，經由本發明所提出的蝸輪加工方法，係透過進刀前先根據預期加工量回推擬進刀量，除了將大幅提升加工修整時的精度外，藉由本發明所揭露的方法，可得精確且客觀的加工量，不再需如習用技藝仰賴操作者的經驗或目視觀察，減少加工不精準的疑慮，提高批次生產下產品的品質以及一致性，且由於不用操作者目視觀察，更可縮短加工時間。

有關本發明的詳細說明及技術內容，現就配合圖式說明如下：

請先參閱『圖1』、『圖2』。首先是步驟1，提供一待加工蝸輪10與一加工蝸輪滾刀20，該待加工蝸輪10具有一待加工齒形11為表面輪廓，而該加工蝸輪滾刀20則具有一加工齒部21作為切削該待加工齒形11的媒介。並使該待加工蝸輪10與該加工蝸輪滾刀20相嚙接。

其中，本實施例對於該待加工齒形11的輪廓並未有所限制，可依本領域技術人士所需而有所變化；相對地，本實施例對於該加工齒部21的態樣亦未有所限制，凡對於該待加工齒形11能有切削效果的皆是允許的。

補充說明的是，該待加工蝸輪10與該加工蝸輪滾刀20的材質並未限制，換句話說，本發明為一通用的方法。

於步驟2中，將利用有關該待加工蝸輪10以及該加工蝸輪滾刀20的複數個參數計算該加工蝸輪滾刀20相對該待加工蝸輪10於切削時的預期加工量Δ，亦即，本發明主要是利用該些參數計算得該預期加工量Δ，該待加工蝸輪10與該加工蝸輪滾刀20再根據該預期加工量Δ進行加工。其中，該些參數至少包括：一軸交角變化量、一蝸輪有效齒長 h、以及一蝸輪嚙出位置角。

請續搭配參閱『圖3』、『圖4』以及『圖5』。於步驟2中又可再細分為步驟2-1、步驟2-2、以及步驟2-3的子步驟，各步驟的描述如下：

步驟2-1：設立複數個不同的該軸交角變化量，並於不同的該軸交角變化量，分別取得相對應的該蝸輪有效齒長 h、以及該蝸輪嚙出位置角的值。本發明中的該些軸交角變化量之間設定有一變化量間隔，如於本實施例中是設定相隔5角秒為該變化量間隔，但不以此為限；並於各別的該些軸交角變化量具有相對應的該蝸輪有效齒長 h、以及該蝸輪嚙出位置角的值。

應說明的是，在前述步驟2-1中該蝸輪嚙出位置角更是由複數個基礎參數經由運算而產生，亦即，於步驟2-1更包括利用該些基礎參數運算產出該蝸輪嚙出位置角的步驟。

該些基礎參數大都為本領域技術人士可以理解的，舉例來說，包括一軸向模數、一法向壓力角、一蝸輪滾刀齒數、一蝸輪齒數、一導程/螺旋角、一蝸輪軸向壓力角、一滾刀軸向壓力角 α _t 、一蝸輪滾刀節圓徑、一蝸輪節圓徑、一蝸輪基圓徑、一蝸輪導程、一蝸輪滾刀端面嚙出角、一蝸輪嚙出徑、一蝸輪嚙出壓力角、一蝸輪嚙出轉動角、以及一蝸輪嚙出切向長等。

關於上述該些基礎參數之間的關係，以及如何透過該些基礎參數而得到(式1)所需的該蝸輪嚙出位置角的值，將於下述依序作一概略說明之，並請續搭配參閱『圖3』、『圖4』以及『圖5』：

本發明的該軸向模數、該法向壓力角、該蝸輪滾刀齒數、該蝸輪齒數、該導程/螺旋角、該蝸輪有效齒長 h，可直接由該待加工蝸輪10以及該加工蝸輪滾刀20中量測而得，此為本領域技術人士所具有的通常知識，故不贅述。於本實施例中，該軸向模數為6.95(mm)、該法向壓力角為22 ^∘、該蝸輪滾刀齒數為5(齒)、該蝸輪齒數為29(齒)、該導程/螺旋角為29 ^∘15’23”、以及該蝸輪有效齒長 h為38(mm)，但不以此為限，本領域技術人士可依實際情況而有不同變化。

首先，利用(式12)將該法向壓力角、該導程/螺旋角代入計算出該蝸輪軸向壓力角為0.4337 ^∘；

(式12)。

再利用(式11)將該蝸輪齒數、該軸向模數代入計算出該蝸輪節圓徑為201.55 (mm)；

(式11)。

接著利用(式10)將該蝸輪節圓徑、該滾刀軸向壓力角 α _t 代入計算出該蝸輪基圓徑為182.8905(mm)；

(式10)；

其中，與 α _t 的值實際上是相等的，僅於定義上有所不同， α _t 指的是該滾刀軸向壓力角，而是指前述的該蝸輪軸向壓力角，但因不造成實質影響，故可如上式表示。

並利用(式9)將該蝸輪滾刀齒數、該軸向模數代入計算出該蝸輪滾刀節圓徑為62.0344(mm)；

(式9)。

然後利用(式8)將該蝸輪滾刀節圓徑、該蝸輪有效齒長 h代入計算出該蝸輪滾刀端面嚙出角為0.6593 ^∘；

(式8)。

繼續利用(式7)將該蝸輪節圓徑、該蝸輪滾刀節圓徑、該蝸輪滾刀端面嚙出角代入計算出該蝸輪嚙出徑為214.5511(mm)；

(式7)。

利用(式6)將該蝸輪嚙出徑、該蝸輪基圓徑代入計算出該蝸輪嚙出壓力角為0.5502 ^∘；

(式6)。

接續利用(式5)將該蝸輪節圓徑、該導程/螺旋角代入計算出該蝸輪導程為1130.3429(mm)；

(式5)。

之後利用(式4)將該蝸輪嚙出壓力角、該滾刀軸向壓力角 α _t 、該蝸輪有效齒長 h、該蝸輪導程代入計算出該蝸輪嚙出轉動角為0.1393 ^∘；

(式4)；

其中， inv( θ)的通式為：。

利用(式3)將該蝸輪嚙出徑、該蝸輪嚙出轉動角代入計算出該蝸輪嚙出切向長為14.9037(mm)；

(式3)。

最後，利用(式2)將該蝸輪嚙出切向長、該蝸輪有效齒長 h代入計算出該蝸輪嚙出位置角為0.9056 ^∘；

(式2)。

應說明的是，上列該些基礎參數的數值僅為參考，即為一非限制性的實施例，本領域技術人士可根據實際狀況，而有不同於本實施例該些基礎參數的數值，此為本領域技術人士能理解的。

接著是步驟2-2：將步驟2-1所得到的該軸交角變化量、該蝸輪有效齒長 h、以及該蝸輪嚙出位置角的值代入(式1)而得到複數個對應不同該軸交角變化量的該預期加工量Δ。

(式1)

再來是步驟2-3：經由重複操作上述步驟2-2，即可得到多數組對應於該軸交角變化量的該預期加工量Δ，並根據該軸交角變化量以及該預期加工量Δ，產出一在各個該軸交角變化量的該預期加工量Δ的對照表，如下表一。由該對照表可知，於本實施例中，僅將該軸交角變化量設為變數，並且之間存在的該變化量間隔如前述地為5角秒。但其餘該些參數的數值，例如：該蝸輪有效齒長 h、以及該蝸輪嚙出位置角的值，於實際使用時可以有所變動，此為本領域技術人士可以理解的。

表一

接續著，承接上述步驟2-3的為步驟3。在此步驟中，即可直接參照該對照表(表一)所述的，於不同該軸交角變化量得出對應的該預期加工量Δ。再使該加工蝸輪滾刀20的該加工齒部21對該待加工蝸輪10的該待加工齒形11進行一對應該預期加工量Δ的修整工序，最終形成一加工後齒形(圖未示)。此處的該修整工序，更具體地，為該加工齒部21對該待加工齒形11切削，而形成該加工後齒形，但關於該修整工序的具體實施內容於本發明中並未有所限制，凡可以達到削磨修整的目的皆是可以的。

據上，經由本發明所提出的蝸輪加工方法，係透過進刀前先進行根據預期加工量回推擬進刀量，除了將大幅提升加工修整時的精度外，藉由本發明所揭露的方法，可得精確且客觀的加工量，不再需如習用技藝仰賴操作者的經驗或目視觀察，減少加工不精準的疑慮，提高批次生產下產品的品質以及一致性，且由於不用操作者目視觀察，更可縮短加工時間。

以上已將本發明做一詳細說明，惟以上所述者，僅爲本發明的一較佳實施例而已，當不能限定本發明實施的範圍。即凡依本發明申請範圍所作的均等變化與修飾等，皆應仍屬本發明的專利涵蓋範圍內。

1~3‧‧‧步驟

2-1~2-3‧‧‧子步驟

10‧‧‧待加工蝸輪

11‧‧‧待加工齒形

20‧‧‧加工蝸輪滾刀

21‧‧‧加工齒部

h‧‧‧蝸輪有效齒長

‧‧‧蝸輪嚙出徑

‧‧‧蝸輪滾刀節圓徑

‧‧‧蝸輪嚙出切向長

‧‧‧蝸輪滾刀端面嚙出角

‧‧‧蝸輪嚙出轉動角

‧‧‧蝸輪嚙出位置角

『圖1』，為本發明一實施例的步驟流程圖。『圖2』，為本發明一實施例的實際應用示意圖。『圖3』，為本發明一實施例的一參數位置示意圖。『圖4』，為本發明一實施例的另一參數位置示意圖。『圖5』，為本發明一實施例的又一參數位置示意圖。

Claims

一種蝸輪加工方法，包括以下步驟：步驟1：提供一包含一待加工齒形的待加工蝸輪以及一包含一加工齒部的加工蝸輪滾刀；步驟2：根據關聯於該待加工蝸輪以及該加工蝸輪滾刀的複數個參數計算該加工蝸輪滾刀相對於該待加工蝸輪的預期加工量Δ，包括以下子步驟：步驟2-1：取得不同軸交角變化量時的一蝸輪有效齒長 h、以及一蝸輪嚙出位置角的值；步驟2-2：將該蝸輪有效齒長 h、以及該蝸輪嚙出位置角的值代入(式1)而得到複數個對應不同該軸交角變化量的該預期加工量Δ；以及 (式1) 步驟2-3：產出一在各個該軸交角變化量的該預期加工量Δ的對照表；以及步驟3：參照該對照表使該加工蝸輪滾刀的該加工齒部對該待加工蝸輪的該待加工齒形進行一修整工序，而讓該待加工蝸輪形成一加工後齒形。
如申請專利範圍第1項所述的蝸輪加工方法，其中，步驟2-1更包括利用(式2)計算出該蝸輪嚙出位置角； (式2)；其中，為一蝸輪嚙出切向長。
如申請專利範圍第2項所述的蝸輪加工方法，其中，步驟2-1更包括利用(式3)計算出該蝸輪嚙出切向長； (式3)；其中，為一蝸輪嚙出徑，為一蝸輪嚙出轉動角。
如申請專利範圍第3項所述的蝸輪加工方法，其中，步驟2-1更包括利用(式4)計算出該蝸輪嚙出轉動角； (式4)；其中， inv( θ)的通式為：；其中，為一蝸輪嚙出壓力角，α _t 為一滾刀軸向壓力角，為一蝸輪導程；並利用(式5)計算出該蝸輪導程； (式5)；其中，為一導程/螺旋角。
如申請專利範圍第4項所述的蝸輪加工方法，其中，步驟2-1更包括利用(式6)計算出該蝸輪嚙出壓力角； (式6)；其中，為一蝸輪基圓徑。
如申請專利範圍第5項所述的蝸輪加工方法，其中，步驟2-1更包括利用(式7)計算出該蝸輪嚙出徑； (式7)；其中，為一蝸輪節圓徑，為一蝸輪滾刀節圓徑，為一蝸輪滾刀端面嚙出角。
如申請專利範圍第6項所述的蝸輪加工方法，其中，步驟2-1更包括一利用(式8)計算出該蝸輪滾刀端面嚙出角的步驟； (式8)；並利用(式9)計算出該蝸輪滾刀節圓徑； (式9)；其中，為一蝸輪滾刀齒數，為一軸向模數。
如申請專利範圍第5項所述的蝸輪加工方法，其中，步驟2-1更包括利用(式10)計算出該蝸輪基圓徑； (式10)。
如申請專利範圍第8項所述的蝸輪加工方法，其中，步驟2-1更包括利用(式11)計算出該蝸輪節圓徑； (式11)；其中，為一蝸輪齒數。
如申請專利範圍第9項所述的蝸輪加工方法，其中，步驟2-1更包括利用(式12)計算出一蝸輪軸向壓力角； (式12)；其中，為一法向壓力角。