基于偏心齒輪修正的高精度滾齒的制造方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種基于偏心齒輪修正的高精度滾齒機(jī)，包括分度蝸輪（14）、刀具（15）、進(jìn)給掛輪組、差動(dòng)掛輪組和分齒掛輪組，分齒掛輪組包括凸輪（11）、擺桿（12）和放大比調(diào)整齒輪，凸輪（11）不和凸輪軸（5）連接，而是通過(guò)同步齒輪組和凸輪軸（5）聯(lián)接，同步齒輪組使凸輪（11）和分度蝸輪（14）具有相同的轉(zhuǎn)速。本發(fā)明采用平衡分布式接觸結(jié)構(gòu)，在負(fù)載回路采用多組觸點(diǎn)，將熱源分散，避免熱源集中，有效降低溫升。在提高滾齒機(jī)精度的同時(shí)，還保持滾切齒輪的功能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】基于偏心齒輪修正的高精度滾齒機(jī)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種基于凸輪修正精度的滾齒機(jī)，特別是涉及一種滾齒機(jī)的凸輪傳動(dòng)結(jié)構(gòu)。

【背景技術(shù)】
[0002]以重慶理工大學(xué)特聘教授、國(guó)家科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)獲得者和子康和國(guó)家發(fā)明專(zhuān)利金獎(jiǎng)獲得者彭東林教授為首的團(tuán)隊(duì)，經(jīng)過(guò)多年不懈的努力、完善和提高，所研制的FMT系統(tǒng)(全微機(jī)化傳動(dòng)誤差分析系統(tǒng))配合高精度光柵就能對(duì)各種傳動(dòng)鏈進(jìn)行精密測(cè)量和諧波分析，他們利用偏心齒輪和凸輪機(jī)構(gòu)抵消了滾齒機(jī)中錐齒輪誤差、分度蝸桿誤差和分度蝸輪的誤差，成功地將多臺(tái)普通級(jí)滾齒機(jī)精化成高精度蝸輪母機(jī)，并且加工出三級(jí)精度的蝸桿畐O。具體修正方法詳見(jiàn)《基于誤差傳遞理論和誤差修正技術(shù)的高精度蝸輪母機(jī)研制》(《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》第47卷第9期)。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)能快速低成本地把普通滾齒機(jī)精化成高精度蝸輪母機(jī)，在我國(guó)高精度蝸輪母機(jī)已停產(chǎn)多年且暫無(wú)生產(chǎn)廠家，國(guó)家又急需的情況下無(wú)疑是個(gè)難得的好技術(shù)。但是在提升滾齒機(jī)精度的同時(shí)，令滾齒機(jī)失去了滾切齒輪的功能。這是該技術(shù)的最大不足。這是當(dāng)時(shí)精化滾齒機(jī)的唯一目的就是加工高精度蝸輪，因此對(duì)失去滾齒功能未予關(guān)注所致。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)失去滾切齒輪功能的原因可以從附圖一中看出:
附圖一為Y3180H滾齒機(jī)精化后的傳動(dòng)原理示意圖。只有當(dāng)凸輪的轉(zhuǎn)速與分度蝸輪同步時(shí)，才能利用凸輪機(jī)構(gòu)來(lái)消除蝸輪的誤差?，F(xiàn)有技術(shù)為了讓凸輪與分度蝸輪同步，改變了(軸向)走刀掛輪a” b”等齒輪的齒數(shù)，這樣一來(lái)，雖然解決了同步問(wèn)題，卻令(軸向)走刀量大于9.4。顯然如此大的走刀量不可能用于加工齒輪但卻可以加工蝸輪，因?yàn)榧庸の佪啎r(shí)通常采用徑向進(jìn)給而不需要軸向走刀。
[0005]高精度滾齒機(jī)中的錐齒輪多數(shù)是經(jīng)磨齒和研齒加工的三級(jí)精度齒輪；而國(guó)產(chǎn)普通級(jí)滾齒機(jī)中的錐齒輪則由于淬火后僅經(jīng)跑合便裝配使用，其精度與三級(jí)相去甚遠(yuǎn)，是滾齒機(jī)中傳動(dòng)誤差的主要來(lái)源，不同品牌的滾齒機(jī)其傳動(dòng)誤差均不相同。但它們均有四大誤差:分度蝸輪誤差、錐齒輪誤差、刀桿誤差和分度蝸桿誤差。通常在大傳動(dòng)比時(shí)測(cè)量，分度副的誤差往往是主要部分，錐齒輪誤差次之；而在小傳動(dòng)比時(shí)測(cè)量，刀桿誤差和錐齒輪誤差都有可能成為最大的誤差，但目前對(duì)滾齒的精度修正并沒(méi)有重視刀桿誤差，通常刀桿的安裝誤差值控制在兩絲以內(nèi)。由于刀桿誤差未能消除，因此前述滾齒機(jī)的傳動(dòng)精度尚未達(dá)到最高水平，而且由于刀桿誤差的存在，每換一種傳動(dòng)比都要換一個(gè)新的凸輪，而換凸輪都需要?jiǎng)佑肍MT系統(tǒng)與精密光柵配合。
[0006]人們通常認(rèn)為滾齒都是粗加工，其后尚有珩、磨等工序。實(shí)際上現(xiàn)有國(guó)產(chǎn)普通級(jí)滾齒機(jī)的精度保持性差，使用一段時(shí)間后精度快速下降，所切齒輪淬火后的精度低至十級(jí)甚至更低；(自由)珩不可能消除齒距累積誤差，要提高齒輪運(yùn)動(dòng)精度只能靠磨齒。磨齒工序由于磨前齒距累積誤差大、磨削余量大而增大砂輪消耗與工時(shí)延長(zhǎng)、成本上升的缺點(diǎn)在單件、小批量生產(chǎn)時(shí)不易顯現(xiàn)或者可以容忍；但在大批量生產(chǎn)時(shí)，有的單位就不得不耗巨資引進(jìn)強(qiáng)迫珩齒機(jī)或高精度滾齒機(jī)。除此之外，國(guó)產(chǎn)普通級(jí)滾齒機(jī)多數(shù)采用ZN (法向直廓)型或ZK (錐面包絡(luò))型圓柱蝸桿副作為分度副，其工作轉(zhuǎn)速較國(guó)外的ZI (漸開(kāi)線)型圓柱蝸桿副低，因此，滾齒機(jī)的生產(chǎn)效率也較低。ZN、ZK和ZI型因其母線均為直線，因此通稱直紋圓柱蝸桿副。與曲紋ZC型圓柱蝸桿副相比，直紋圓柱蝸桿副存在承載能力低、精度保持性差及傳動(dòng)效率低等不足之處。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:針對(duì)普通滾齒機(jī)精化成高精度蝸輪母機(jī)后不能加工齒輪的問(wèn)題，提供了一種具有滾齒功能的精細(xì)化滾齒機(jī)。
[0008]本發(fā)明的技術(shù)方案是:
一種基于偏心齒輪修正的高精度滾齒機(jī)，包括分度蝸輪、刀具、進(jìn)給掛輪組、差動(dòng)掛輪組和分齒掛輪組，分齒掛輪組包括凸輪、擺桿和放大比調(diào)整齒輪，其特征在于:凸輪不和凸輪軸連接，而是通過(guò)同步齒輪組和凸輪軸聯(lián)接，同步齒輪組使凸輪和分度蝸輪具有相同的轉(zhuǎn)速。
[0009]同步齒輪組包括四個(gè)齒輪，其中一號(hào)齒輪和凸輪同軸連接，并空套在凸輪軸上，二號(hào)齒輪和一號(hào)齒輪嗤合并和四號(hào)齒輪同軸安裝，四號(hào)齒輪和三號(hào)齒輪嗤合，三號(hào)齒輪安裝在凸輪軸上。
[0010]刀具通過(guò)刀桿和齒輪同軸安裝，刀桿與齒輪之間的軸線同心度誤差小于I微米。
[0011]分度蝸輪所在的蝸桿結(jié)構(gòu)為ZC型圓柱蝸桿副。
[0012]本發(fā)明的有益效果:
1.保持或恢復(fù)滾切齒輪的功能。在精化滾齒機(jī)時(shí)，在選擇適合精切齒輪的走刀量后，通過(guò)在凸輪軸上增加二對(duì)或多對(duì)齒輪(參閱附圖二 )，令凸輪與分度蝸輪同步；從而實(shí)現(xiàn)了在提高滾齒機(jī)精度的同時(shí)，還保持滾切齒輪的功能。
[0013]2.消除了刀桿誤差。對(duì)于刀桿誤差，我們?cè)谑嗄昵熬瘑温輻U壓縮機(jī)專(zhuān)用機(jī)床時(shí)就已發(fā)現(xiàn)。后來(lái)花費(fèi)了大量的時(shí)間分析、研宄和反復(fù)試驗(yàn)與測(cè)試后才知道這種誤差產(chǎn)生的原因是:理論上，刀桿的回轉(zhuǎn)中心與同軸的蝸輪域齒輪)的回轉(zhuǎn)中心應(yīng)該是同心的，而實(shí)際裝配時(shí)卻產(chǎn)生了偏心，正是這個(gè)偏心產(chǎn)生了刀桿誤差，亦稱刀桿頻率誤差。將偏心控制在微米級(jí)范圍內(nèi)即可消除刀桿誤差。由于單螺桿專(zhuān)用機(jī)床的傳動(dòng)比小于二，刀桿誤差在整鏈中占有近一半的份額，刀桿誤差消除后專(zhuān)機(jī)的整鏈精度也因此提高了大約一倍。消除刀桿誤差的方法不僅在精化單螺桿專(zhuān)機(jī)中得到了證明，在用于精化滾齒機(jī)時(shí)也同樣是成功的。
[0014]3.用曲紋ZC型圓柱蝸桿副作為分度副，用凸輪機(jī)構(gòu)及同步齒輪修正其分度蝸輪的誤差，使?jié)L齒機(jī)具有高效率、高精度(含精度穩(wěn)定性與保持性)、長(zhǎng)壽命和滾切硬齒面齒輪的能力。曲紋ZC型圓柱蝸桿副的承載能力比直紋的尚50~100%，能在重載尚速下長(zhǎng)期穩(wěn)定的工作，且有傳動(dòng)效率高的優(yōu)點(diǎn)。在我國(guó)已有約50年的使用歷史，是世界公認(rèn)的重載圓柱蝸桿副。國(guó)內(nèi)相關(guān)生產(chǎn)廠家目前能生產(chǎn)六級(jí)精度的ZC型圓柱蝸桿副。這種蝸桿副除了精度低以外，是滾齒機(jī)分度副的理想選擇:既能提高生產(chǎn)效率，又能提高滾齒機(jī)的精度保持性；既能用雙導(dǎo)程的方式減小分度副的間隙，也能用增設(shè)阻尼機(jī)構(gòu)的方式消除分度副的間隙。從而使?jié)L齒機(jī)具有滾切硬齒面齒輪的能力。ZC型圓柱蝸桿副與凸輪機(jī)構(gòu)及同步齒輪是一種絕佳的組合。
[0015]【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】:
圖1為Y3180H滾齒機(jī)精化后的傳動(dòng)原理示意圖。
[0016]圖2為采用本發(fā)明對(duì)滾齒機(jī)進(jìn)行精化的傳動(dòng)原理示意圖。
[0017]【具體實(shí)施方式】:
如圖，本實(shí)施例是對(duì)采用偏心齒輪和凸輪機(jī)構(gòu)抵消了滾齒機(jī)中錐齒輪誤差、分度蝸桿誤差和分度蝸輪誤差后精細(xì)化的高精度蝸輪母機(jī)的結(jié)構(gòu)改進(jìn)，如圖1，分度蝸輪14的分度蝸桿端部和分齒掛輪組(圖中的a、b、c、d、e、f六個(gè)齒輪)聯(lián)接，分齒掛輪組上端和差動(dòng)掛輪組(圖中的a’、b’、c’、d’四個(gè)齒輪)聯(lián)接，分齒掛輪組右端通過(guò)差動(dòng)包13聯(lián)接錐形齒輪組(錐形齒輪組中各個(gè)錐形齒輪之間均采用1:1傳動(dòng))，錐形齒輪組末端聯(lián)接齒輪17，齒輪17上同軸安裝刀桿16，刀桿16上安裝刀具15。分度蝸輪14的蝸桿左段安裝有蝸輪聯(lián)接進(jìn)給掛輪組(圖中的a”、b”、c”、d”、e”、f”六個(gè)齒輪)，進(jìn)給掛輪組通過(guò)蝸桿副6聯(lián)接差動(dòng)掛輪組。
[0018]按照《基于誤差傳遞理論和誤差修正技術(shù)的高精度蝸輪母機(jī)研制》(《機(jī)械工程學(xué)報(bào)》第47卷第9期)對(duì)上述滾齒機(jī)進(jìn)行修正:
經(jīng)過(guò)FMT系統(tǒng)(全微機(jī)化傳動(dòng)誤差分析系統(tǒng))配合高精度光柵對(duì)各傳動(dòng)鏈進(jìn)行精密測(cè)量和諧波分析后，對(duì)錐齒輪輪環(huán)節(jié)修正，將差動(dòng)包13的前級(jí)齒輪e增加一個(gè)偏心量；對(duì)分度蝸桿環(huán)節(jié)修正，將分齒掛輪組中直接與蝸桿末端連接的齒輪d替換成一個(gè)偏心齒輪；對(duì)分度蝸輪環(huán)節(jié)修正，將差動(dòng)掛輪組中的齒輪a’替換成凸輪11，齒輪b’替換為擺桿12，若按照《基于誤差傳遞理論和誤差修正技術(shù)的高精度蝸輪母機(jī)研制》中的方法，需要調(diào)整進(jìn)給掛輪組中的齒輪使凸輪11和分度蝸輪14同步轉(zhuǎn)動(dòng)，但這樣為令(軸向)走刀量大于9.4，無(wú)法加工齒輪，因此本發(fā)明不調(diào)整進(jìn)給掛輪組，而是同過(guò)在凸輪11的凸輪軸5上安裝同步齒輪組來(lái)使凸輪11和分度蝸輪14同步轉(zhuǎn)動(dòng)。將凸輪11空套在凸輪軸上，同步齒輪組包括四個(gè)齒輪，其中一號(hào)齒輪I和凸輪11同軸連接，并空套在凸輪軸5上，二號(hào)齒輪2和一號(hào)齒輪I嗤合并和四號(hào)齒輪4同軸安裝，四號(hào)齒輪4和三號(hào)齒輪3嗤合，三號(hào)齒輪3安裝在凸輪軸5上，凸輪軸5通過(guò)蝸桿副6聯(lián)接差動(dòng)掛輪組。這樣就可以不改變差動(dòng)掛輪組而使凸輪11的轉(zhuǎn)速和分度蝸輪14相同。
[0019]消除刀桿誤差:刀刀桿16的和齒輪17的裝備進(jìn)行檢測(cè)，使刀桿16和齒輪17的軸線重合誤差不超過(guò)I微米。
[0020]采用無(wú)差動(dòng)法加工斜齒輪，采用正常方法加工直齒輪與蝸輪。
【權(quán)利要求】
1.一種基于偏心齒輪修正的高精度滾齒機(jī)，包括分度蝸輪(14)、刀具(15)、進(jìn)給掛輪組、差動(dòng)掛輪組和分齒掛輪組，分齒掛輪組包括凸輪(11)、擺桿(12)和放大比調(diào)整齒輪，其特征在于:凸輪(11)不和凸輪軸(5)連接，而是通過(guò)同步齒輪組和凸輪軸(5)聯(lián)接，同步齒輪組使凸輪(11)和分度蝸輪(14)具有相同的轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于偏心齒輪修正的高精度滾齒機(jī)，其特征在于:同步齒輪組包括四個(gè)齒輪，其中一號(hào)齒輪(I)和凸輪(11)同軸連接，并空套在凸輪軸(5)上，二號(hào)齒輪(2)和一號(hào)齒輪(I)嗤合并和四號(hào)齒輪(4)同軸安裝，四號(hào)齒輪(4)和三號(hào)齒輪(3)嗤合，三號(hào)齒輪(3)安裝在凸輪軸(5)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于偏心齒輪修正的高精度滾齒機(jī)，其特征在于:刀具(15)通過(guò)刀桿(16)和齒輪(17)同軸安裝，刀桿(16)與齒輪(17)之間的軸線同心度誤差小于I微米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述基于偏心齒輪修正的高精度滾齒機(jī)，其特征在于:分度蝸輪(14)所在的蝸桿結(jié)構(gòu)為ZC型圓柱蝸桿副。
【文檔編號(hào)】B23F23/10GK104439553SQ201410819713
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月25日
【發(fā)明者】査世梁, 査謙, 盧茂庚, 楊東, 章根國(guó), 羅寶華, 陳勇, 周振華, 黎章有, 王小兵, 鄧謙 申請(qǐng)人:貴州中電振華精密機(jī)械有限公司, 深圳振華亞普精密機(jī)械有限公司