專利名稱：一種平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及機(jī)械零件的加工方法，具體涉及一種平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪加工方法。
背景技術(shù)：
平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪輪齒的加工現(xiàn)在一般采用飛刀、滾刀、研輪等工具。飛刀具有制造容易、成本低的特點(diǎn)，但采用飛刀加工時(shí)，蝸輪齒面不是逐漸包絡(luò)形成的，是由飛刀進(jìn)刀到最后位置時(shí)由其刀刃切成的，所形成的齒面沒有了洼區(qū)，不易獲得正確的蝸輪輪齒表面，切齒后還需與蝸桿進(jìn)行跑合研磨。采用滾刀加工容易獲得正確的蝸輪輪齒表面，加工精度高，生產(chǎn)效率高，但滾刀制造困難，刀具成本高。而且，由一次包絡(luò)加工所形成的蝸桿不能直接加工蝸輪。必須根據(jù)滾刀與所加工的蝸輪過程模擬蝸桿與蝸輪嚙合的方法加工制造出滾刀，再將刀齒后刀面磨出，然后按加工一次包絡(luò)蝸桿的方法磨出刃帶，再用這種滾刀切出蝸輪。因此，在加工滾刀過程中，加工制造的滾刀不能和一次包絡(luò)的制造出的蝸桿完全一樣，增加了加工工藝路線以及誤差。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪加工方法，以簡(jiǎn)化加工工藝路線，減少誤差來源，提高加工精度。本發(fā)明所述的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪加工方法，采用電火花電蝕加工工藝，根據(jù)蝸桿的齒形輪廓電蝕加工出相應(yīng)的蝸輪，所述加工方法包括如下步驟:A)將待加工的蝸輪安裝在蝸輪工作臺(tái)上，將一次包絡(luò)的蝸桿安裝在蝸桿工作臺(tái)上，并使蝸輪和蝸桿浸在絕緣工作液內(nèi)；B)根據(jù)加工工藝調(diào)整蝸輪與蝸桿的初始中心距以及蝸輪外輪廓與蝸桿外輪廓間的放電間隙；C)將蝸輪和蝸桿分別與脈沖電源裝置的兩極連通，使蝸桿成為工具電極，蝸輪成為工件電極；D)脈沖電源裝置工作通電，在工具電極和工件電極之間產(chǎn)生脈沖電壓，脈沖電壓將放電間隙間絕緣工作液擊穿，產(chǎn)生電火花放電，形成的瞬時(shí)高溫蝕除掉工件電極上多余的部分，形成與工具電極外輪廓對(duì)應(yīng)的形狀；所述蝸桿由蝸桿主軸帶動(dòng)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪由蝸輪工作臺(tái)帶動(dòng)以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，形成蝸輪與蝸桿的展成運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，蝸輪由蝸輪工作臺(tái)帶動(dòng)朝向蝸桿徑向進(jìn)給，使放電間隙保持不變；E)至蝸輪與蝸桿的中心距等于設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿副的理論中心距與放電間隙之和時(shí)，便得到所需蝸輪；F)在上述電火花電蝕加工中，通過液壓泵和過濾器不斷循環(huán)過濾絕緣工作液，濾去其中電蝕產(chǎn)物。進(jìn)一步的，所述蝸輪工作臺(tái)由間隙控制系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給，所述間隙控制系統(tǒng)包括測(cè)量單元、比較單元、放大單元和執(zhí)行單元，所述測(cè)量單元是通過穩(wěn)壓管束測(cè)量得到脈沖電壓峰值，比較單元是將脈沖電壓峰值與預(yù)設(shè)的電壓值進(jìn)行比較得到差值信號(hào)，放大單元將差值信號(hào)放大輸至執(zhí)行單元，執(zhí)行單元通過驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，使蝸輪工作臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的徑向移動(dòng)，以保證放電間隙不變。進(jìn)一步的，采用粘度低、流動(dòng)性好的煤油作為絕緣工作液。本發(fā)明所述平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪加工方法，采用電火花加工成形原理，以蝸桿作為工具電極，待加工的蝸輪作為工件電極，兩個(gè)電極模擬蝸桿蝸輪副嚙合運(yùn)動(dòng)，并使工件電極徑向移動(dòng)以保證放電間隙一致，使蝸桿的齒形輪廓不斷復(fù)制在所加工的蝸輪上，最終得到平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪。本發(fā)明所述方法直接使用一次包絡(luò)的蝸桿加工蝸輪，無需再制造出飛刀或者蝸輪滾刀，縮短了平面二次包絡(luò)蝸輪加工的工藝路線，減少了誤差來源，提高了加工精度。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)闡述:本發(fā)明所述的平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪加工方法，采用電火花電蝕加工工藝，根據(jù)蝸桿的齒形輪廓電蝕加工出相應(yīng)的蝸輪，所述加工方法包括如下步驟:A)將待加工的蝸輪4安裝在蝸輪工作臺(tái)5上，將一次包絡(luò)的蝸桿3安裝在蝸桿工作臺(tái)2上，并使蝸輪4和蝸桿3浸在絕緣工作液6內(nèi)；B)根據(jù)加工工藝調(diào)整蝸輪4與蝸桿3的初始中心距以及蝸輪4外輪廓與蝸桿3外輪廓間的放電間隙；所述初始中心距與蝸輪毛坯尺寸、蝕除量以及放電間隙有關(guān)，放電間隙又與蝸輪、蝸桿材料、絕緣工作液以及脈沖電壓有關(guān)；其中放電間隙根據(jù)以下經(jīng)驗(yàn)公式確定:S= 4 Uj + Kr Wff + Sm式中:S-放電間隙(ii m);ku-與工作液介電強(qiáng)度有關(guān)的常數(shù)；-開路電壓(V);Ke-與材料有關(guān)的常數(shù)；Wm-單個(gè)脈沖能量(J );Sffl-考慮熱膨脹、收縮、振動(dòng)等影響的機(jī)械間隙(U m)；C)將蝸輪4和蝸桿3分別與脈沖電源裝置I的兩極連通，使蝸桿3成為工具電極，蝸輪4成為工件電極；所述脈沖電源裝置I為電流幅值基本相同的等脈沖電源，能自動(dòng)保持脈沖電流寬度相等，保證一致的加工粗糙度；D)脈沖電源裝置I工作通電，在工具電極和工件電極之間產(chǎn)生脈沖電壓，形成一個(gè)電場(chǎng)，當(dāng)陰極表面某處的電場(chǎng)強(qiáng)度增加到一定值時(shí)，陰極表面將逸出電子向陽極高速運(yùn)動(dòng)并撞擊絕緣工作液介質(zhì)的分子或原子，使介質(zhì)擊穿而形成放電通道，由于帶電粒子的高速碰撞，產(chǎn)生電火花放電，使放電通道溫度升高，溫度可達(dá)5000°C，形成的瞬時(shí)高溫蝕除掉工件電極上多余的部分，形成與工具電極外輪廓對(duì)應(yīng)的形狀；所述蝸桿3由蝸桿主軸帶動(dòng)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪4由蝸輪工作臺(tái)5帶動(dòng)以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，形成蝸輪4與蝸桿3的展成運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，蝸輪4由蝸輪工作臺(tái)5帶動(dòng)朝向蝸桿3徑向進(jìn)給，使放電間隙保持不變；E)至蝸輪4與蝸桿3的中心距等于設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿副的理論中心距與放電間隙之和時(shí)，便得到所需蝸輪4;F)在上述電火花電蝕加工中，通過液壓泵8和過濾器9不斷循環(huán)過濾絕緣工作液6，濾去其中電蝕產(chǎn)物，所述液壓泵8和過濾器9安裝在工作液箱7的進(jìn)液管路上，本實(shí)施例采用粘度低、流動(dòng)性好的煤油作為絕緣工作液，工作液作為放電通道，放電結(jié)束后又恢復(fù)絕緣狀態(tài)，促進(jìn)電蝕產(chǎn)物的拋出和排出，對(duì)兩極進(jìn)行冷卻。由于工件電極被不斷蝕除，因此為了保證放電間隙不變，需要使工件電極不斷進(jìn)給，蝸輪的徑向方向進(jìn)給速度原則上應(yīng)和所蝕除速度相等，實(shí)際上兩個(gè)速度并不時(shí)時(shí)相等，因此在徑向進(jìn)給方向上附加間隙控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過閉環(huán)反饋方式來調(diào)節(jié)兩電極間隙保持不變，所述蝸輪工作臺(tái)5由間隙控制系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給，間隙控制系統(tǒng)包括測(cè)量單元、比較單元、放大單元和執(zhí)行單元，所述測(cè)量單元是通過穩(wěn)壓管束測(cè)量得到脈沖電壓峰值，比較單元是將脈沖電壓峰值與預(yù)設(shè)的電壓值進(jìn)行比較得到差值信號(hào)，放大單元將差值信號(hào)放大輸至執(zhí)行單元，執(zhí)行單元通過驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)，使蝸輪工作臺(tái)5進(jìn)行相應(yīng)的徑向移動(dòng)。
權(quán)利要求
1.一種平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪加工方法，其特征在于:采用電火花電蝕加工工藝，根據(jù)蝸桿的齒形輪廓電蝕加工出相應(yīng)的蝸輪，所述加工方法包括如下步驟: A)將待加工的蝸輪(4)安裝在蝸輪工作臺(tái)(5)上，將一次包絡(luò)的蝸桿(3)安裝在蝸桿工作臺(tái)(2)上，并使蝸輪(4)和蝸桿(3)浸在絕緣工作液(6)內(nèi)； B)根據(jù)加工工藝調(diào)整蝸輪與蝸桿的初始中心距以及蝸輪外輪廓與蝸桿外輪廓間的放電間隙； C)將蝸輪和蝸桿分別與脈沖電源裝置(I)的兩極連通，使蝸桿成為工具電極，蝸輪成為工件電極； D)脈沖電源裝置工作通電,在工具電極和工件電極之間產(chǎn)生脈沖電壓,脈沖電壓將放電間隙間絕緣工作液擊穿，產(chǎn)生電火花放電，形成的瞬時(shí)高溫蝕除掉工件電極上多余的部分，形成與工具電極外輪廓對(duì)應(yīng)的形狀；所述蝸桿由蝸桿主軸帶動(dòng)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)，蝸輪由蝸輪工作臺(tái)帶動(dòng)以相應(yīng)的轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)動(dòng)，形成蝸輪與蝸桿的展成運(yùn)動(dòng)；同時(shí)，蝸輪由蝸輪工作臺(tái)帶動(dòng)朝向蝸桿徑向進(jìn)給，使放電間隙保持不變； E)至蝸輪與蝸桿的中心距等于設(shè)計(jì)蝸輪蝸桿副的理論中心距與放電間隙之和時(shí)，便得到所需蝸輪； F)在上述電火花電蝕加工中，通過液壓泵(8)和過濾器(9)不斷循環(huán)過濾絕緣工作液，濾去其中電蝕產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工方法，其特征在于:所述蝸輪工作臺(tái)(5)由間隙控制系統(tǒng)控制實(shí)現(xiàn)徑向進(jìn)給，所述間隙控制系統(tǒng)包括測(cè)量單元、比較單元、放大單元和執(zhí)行單元，所述測(cè)量單元是通過穩(wěn)壓管束測(cè)量得到脈沖電壓峰值，比較單元是將脈沖電壓峰值與預(yù)設(shè)的電壓值進(jìn)行比較得到差值信號(hào)，放大單元將差值信號(hào)放大輸至執(zhí)行單元，執(zhí)行單元通過驅(qū)動(dòng)執(zhí)行元件，使蝸輪工作臺(tái)進(jìn)行相應(yīng)的徑向移動(dòng)，以保證放電間隙不變。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的加工方法，其特征在于:采用煤油作為絕緣工作液(6)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪加工方法，采用電火花加工成形原理，以蝸桿作為工具電極，待加工的蝸輪作為工件電極，兩個(gè)電極模擬蝸桿蝸輪副嚙合運(yùn)動(dòng)，并使工件電極徑向移動(dòng)以保證放電間隙一致，使蝸桿的齒形輪廓不斷復(fù)制在所加工的蝸輪上，最終得到平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸輪。本發(fā)明所述方法直接使用一次包絡(luò)的蝸桿加工蝸輪，無需再制造出飛刀或者蝸輪滾刀，縮短了平面二次包絡(luò)蝸輪加工的工藝路線，減少了誤差來源，提高了加工精度。
文檔編號(hào)B23H1/02GK103084684SQ20131004977
公開日2013年5月8日 申請(qǐng)日期2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月7日
發(fā)明者周啟武, 鄭方燕, 邱昕洋, 馮濟(jì)琴, 鄭永 申請(qǐng)人:重慶理工大學(xué)