專利名稱：一種齒坯恒極角速度非圓斜齒輪滾切方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明屬于齒輪或齒條的制造領域，尤其是在工作半徑變化的輪上制齒領域，涉及一種帶有自動調(diào)整安裝角的齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法。
背景技術(shù)：
非圓齒輪與其它能得到非勻速比的機構(gòu)相比，綜合了圓齒輪和凸輪機構(gòu)的優(yōu)點，易于實現(xiàn)變速傳動，可按運動要求進行精確的設計和制造，運動精度高，與其它機構(gòu)組合還可實現(xiàn)擺動、振蕩及間歇等各種復雜運動。非圓齒輪的制造有特種制造、滾齒、插齒、銑齒等方法。特種制造包括數(shù)控線切割、粉末冶金，及精密鑄造等方法，這些方法或效率低下，或需要模具，批量生產(chǎn)中較少采用。銑齒一般應用于大模數(shù)齒輪制造。插、滾等傳統(tǒng)制造技術(shù)仍為非圓齒輪制造之首選，采用數(shù)控系統(tǒng)，這些方法制造非圓直齒輪業(yè)已實現(xiàn)，但對非圓斜齒輪制造還停留在研究階段。 滾齒是一種高效加工非圓齒的方法，《蘭州理工大學》的《非圓斜齒輪滾切加工的聯(lián)動控制模型》一文對非圓斜齒輪滾刀恒轉(zhuǎn)速五軸五聯(lián)動方案進行了研究；中國專利CN101244474A公開了非圓斜齒輪滾刀恒轉(zhuǎn)速四軸四聯(lián)動、滾刀恒轉(zhuǎn)速五軸五聯(lián)動方案的實現(xiàn)方法，但沒有涉及具體的控制方法，難以工程應用。另外，現(xiàn)有滾切方法中滾刀安裝角不能自動調(diào)整。在滾刀恒轉(zhuǎn)速方法中，滾刀轉(zhuǎn)速恒定，工件相對于滾刀作等弧長運動。此方法中，采用檢測元件檢測滾刀轉(zhuǎn)速，作為基準頻率，其余軸相對其聯(lián)動。由于聯(lián)動方程中需要數(shù)值積分法及數(shù)值解方程，增加了 CNC運算工作量，難以實現(xiàn)高速滾切。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提出一種齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法，實現(xiàn)滾刀安裝角的自動調(diào)整，并基于齒坯恒極角速度控制四軸或五軸聯(lián)動實現(xiàn)展成運動，滾切非圓直齒輪或斜齒輪。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明的齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法，包括滾刀或工作臺沿Y軸向移動、滾刀或工作臺沿X軸向移動、滾刀或工作臺沿Z軸向移動、滾刀繞B軸旋轉(zhuǎn)運動、工作臺繞C軸旋轉(zhuǎn)運動；還包括如下內(nèi)容。(I)齒坯端面內(nèi)，采用齒坯恒極角速度方法，即齒坯相對于機床作等極角速度運動，其余軸相對其聯(lián)動，計算過程簡單；
(2)調(diào)整滾刀安裝角A軸的轉(zhuǎn)動，A軸采用獨立數(shù)控軸，根據(jù)滾切齒輪螺旋角預先以數(shù)控方式調(diào)整滾刀安裝角，滾制過程中滾刀安裝角固定不變，實現(xiàn)了安裝角自動調(diào)整，精度更聞。所述的齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法，可實現(xiàn)五軸四聯(lián)動滾切非圓直齒輪或斜齒輪；齒坯極角速度恒定，工作臺轉(zhuǎn)速A、齒坯端面內(nèi)Y軸速度士、滾刀轉(zhuǎn)速咚相對按展成運動與1聯(lián)動；齒坯軸面內(nèi)Z軸速度Vs相對￠)按線性聯(lián)動。所述的齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法，可實現(xiàn)六軸五聯(lián)動滾切非圓直齒輪或斜齒輪；齒還極角速度GJ恒定，工作臺轉(zhuǎn)速、齒還端面內(nèi)Y軸速度1齒還端面內(nèi)X軸速
度I、滾刀轉(zhuǎn)速崎相對A按展成運動與 >聯(lián)動；齒坯軸面內(nèi)Z軸速度V2相對按線性聯(lián)動。本發(fā)明的有益效果是本發(fā)明的齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法，獨立數(shù)控軸自動調(diào)整滾刀安裝角，相對機械結(jié)構(gòu)而言自動化程度、調(diào)整精度更高，工人勞動強度更低；采用齒坯恒極角速度方法，以齒坯極角速度作為基準頻率，其余軸在CNC內(nèi)部按模型對其聯(lián)動，無需檢測元件，減少誤差來源；另外，本發(fā)明計算過程簡單，CNC運算速度和精度都大為提聞。


· 圖I為本發(fā)明齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法示意 圖2為本發(fā)明五軸四聯(lián)動滾切非圓直齒輪或斜齒輪齒坯端面示意 圖3為本發(fā)明五軸四聯(lián)動滾切非圓直齒輪刀位軌跡 圖4為本發(fā)明五軸四聯(lián)動滾切非圓斜齒輪刀位軌跡 圖5為本發(fā)明六軸五聯(lián)動滾切非圓直齒輪或斜齒輪齒坯端面示意 圖6為本發(fā)明六軸五聯(lián)動滾切非圓直齒輪刀位軌跡 圖7為本發(fā)明六軸五聯(lián)動滾切非圓斜齒輪刀位軌跡圖。
具體實施例方式 下面結(jié)合附圖和實施例對本發(fā)明作進一步說明。實施例一
參見附圖1，示意了本發(fā)明齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法各軸聯(lián)動關(guān)系。獨立數(shù)控軸A軸由步進電機帶動，能帶動滾刀101在豎直面內(nèi)旋轉(zhuǎn)，自動調(diào)整滾刀安裝角。滾切非圓
直齒輪時，滾刀的安裝角只取決于滾刀的螺旋升角I，且5 \ ;滾切非圓斜齒輪時，滾刀的安裝角。取決于滾刀的螺旋升角奐和被加工齒輪102的螺旋角4，滾刀與齒輪螺旋線旋向一致時)=- 4，滾刀與齒輪螺旋線旋向相反時,J = ·4 + .4。齒還端面內(nèi)，齒還102極角速度Cf恒定,工作臺轉(zhuǎn)速％、滾刀轉(zhuǎn)速aI與 嚴格聯(lián)動，構(gòu)成產(chǎn)生漸開線的展成運動；為保證滾切過程中滾刀節(jié)線與齒輪節(jié)曲線實時相切并保持純滾動，齒坯102端面內(nèi)Y軸速度'與m聯(lián)動，參見附圖2，起始時，齒坯轉(zhuǎn)角v =0，節(jié)
曲線202極角P =90°，某一時刻，滾刀旋轉(zhuǎn)形成的齒條201在端面內(nèi)位移為/,齒坯節(jié)曲線202轉(zhuǎn)過的弧長AP等于與之純滾動的滾刀節(jié)線201長度s。齒坯軸面內(nèi)，滾刀或工作臺有V2運動，從而滾切全齒。為保證齒面沿軸線精度均勻，&與&線性聯(lián)動；對非圓斜齒輪，根據(jù)齒面Z軸位置，確定滾刀附加回轉(zhuǎn)運動?；谏鲜龇椒ǎ鶕?jù)微分幾何原理，建立五軸四聯(lián)動滾切非圓直齒輪或斜齒輪聯(lián)動方程為如下。
權(quán)利要求
1.一種齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法，包括滾刀或工作臺沿Y軸向移動、滾刀或工作臺沿X軸向移動、滾刀或工作臺沿Z軸向移動、滾刀繞B軸旋轉(zhuǎn)運動、工作臺繞C軸旋轉(zhuǎn)運動，其特征在于 (1)齒坯端面內(nèi)，采用齒坯恒極角速度方法，即齒坯相對于機床作等極角速度運動，其余軸相對其聯(lián)動； (2)還包括調(diào)整滾刀安裝角A軸的轉(zhuǎn)動，A軸采用獨立數(shù)控軸，根據(jù)滾切齒輪螺旋角預先以數(shù)控方式調(diào)整滾刀安裝角，滾制過程中滾刀安裝角固定不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法，可實現(xiàn)五軸四聯(lián)動滾切非圓直齒輪或斜齒輪，其特征在于齒坯極角速度⑦〖亙定，工作臺轉(zhuǎn)速％、齒坯端面內(nèi)Y軸速度'、滾刀轉(zhuǎn)速碑相對A按展成運動與，聯(lián)動；齒坯軸面內(nèi)Z軸速度V3相對C按線性聯(lián)動。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法，可實現(xiàn)六軸五聯(lián)動滾切非圓直齒輪或斜齒輪，其特征在于齒還極角速度￡ 恒定，工作臺轉(zhuǎn)速 e、齒還端面內(nèi)Y軸速度\齒坯端面內(nèi)X軸速度Vx、滾刀轉(zhuǎn)速叫相對噸按展成運動與 > 聯(lián)動；齒坯軸面內(nèi)Z軸速度Vz相對ω按線性聯(lián)動。
全文摘要
本發(fā)明屬于齒輪或齒條的制造領域，尤其是在工作半徑變化的輪上制齒領域，涉及一種帶有自動調(diào)整安裝角的齒坯恒極角速度非圓齒輪滾切方法。該方法有五軸四聯(lián)動方案和六軸五聯(lián)動方案。五軸四聯(lián)動方案中四聯(lián)動為齒坯極角速度恒定，工作臺轉(zhuǎn)速、Y軸速度及滾刀轉(zhuǎn)速相對工作臺轉(zhuǎn)速展成聯(lián)動；Z軸速度相對工作臺轉(zhuǎn)速按線性聯(lián)動。六軸五聯(lián)動方案中五聯(lián)動為齒坯極角速度恒定，工作臺轉(zhuǎn)速、Y軸速度、X軸速度及滾刀轉(zhuǎn)速相對工作臺轉(zhuǎn)速展成聯(lián)動；Z軸速度相對工作臺轉(zhuǎn)速按線性聯(lián)動。本發(fā)明以齒坯極角速度作為基準頻率，其余軸在CNC內(nèi)部按模型對其聯(lián)動，無需檢測元件，減少誤差來源；另外，本發(fā)明計算過程簡單，速度和精度都大為提高。本發(fā)明可用于非圓直/斜齒輪、橢圓類直/斜齒輪的數(shù)控滾齒加工。
文檔編號B23F15/02GK102922051SQ20121039995
公開日2013年2月13日 申請日期2012年10月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月19日
發(fā)明者劉有余, 余鵬程 申請人:安徽工程大學