一種直錐齒輪的加工方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明涉及一種直錐齒輪的加工方法，采用電火花線切割設(shè)備，選用上下兩送絲頭，分別實(shí)現(xiàn)兩維數(shù)控跟蹤，切割工作過(guò)程則采用切割絲跟蹤預(yù)設(shè)路徑的成形法方式；該具體過(guò)程為：按工件節(jié)錐角δ設(shè)置好工件軸線的傾斜位置；調(diào)節(jié)兩送絲頭的高度設(shè)置；聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)兩送絲頭在各自水平面內(nèi)的位置，達(dá)到與垂直的節(jié)錐母線重合；兩送絲頭跟蹤曲線的繪制；啟動(dòng)切割動(dòng)作，完成齒輪加工。本發(fā)明避免了對(duì)切齒機(jī)床昂貴的內(nèi)部機(jī)構(gòu)和配套刀具的需求，因而組成快，投入少；并且，在確定方案時(shí)充分地運(yùn)用移植手段；由于加工中不發(fā)生接觸，受力變形和功耗都小-作為工具的切割絲簡(jiǎn)單易得，便于使用與維護(hù)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種直錐齒輪的加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及齒輪加工領(lǐng)域，尤其涉及一種數(shù)控電火花線切割直錐齒輪的新加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002]直齒錐齒輪或簡(jiǎn)稱(chēng)為直錐齒輪，是常用的一種機(jī)械傳動(dòng)副部件，用于在相交的兩轉(zhuǎn)軸間傳遞轉(zhuǎn)動(dòng)。作為一種空間嚙合副的直錐齒輪副，它的基本傳動(dòng)關(guān)系來(lái)源于一對(duì)節(jié)圓錐之間產(chǎn)生的相對(duì)滾動(dòng)，由此形成位于球面上的導(dǎo)致兩齒面相互接觸的漸開(kāi)線齒形曲線。此曲線與圓錐頂點(diǎn)用直線相連，形成的直紋錐面就是直錐齒輪的理論工作齒面。由于球面漸開(kāi)線不能展開(kāi)成為平面曲線，因而無(wú)法直接借用已經(jīng)十分完善的漸開(kāi)線圓柱齒輪的理論分析和加工手段。
[0003]為了克服此類(lèi)實(shí)際困難，現(xiàn)有加工直錐齒輪的各種方法都以容忍少許誤差為代價(jià)，才能借用漸開(kāi)線圓柱齒輪加工中行之有效的辦法，實(shí)行加工，這包括成形法和展成法兩類(lèi)。前一類(lèi)方法要求設(shè)備條件較簡(jiǎn)單，難度較低，投入較少，但完成質(zhì)量較差。因?yàn)椴捎靡粋€(gè)確定形線的刀具難以滿足齒面不同部位的要求，往往偏差較大。后一類(lèi)方法就是采用現(xiàn)有加工直錐齒輪的專(zhuān)用機(jī)床，配用專(zhuān)用刀具逐齒實(shí)行展成法加工，這樣做的主要困難在于設(shè)備工具都很昂貴，所需投資很大。
[0004]申請(qǐng)?zhí)枮?00810123589.9的中國(guó)專(zhuān)利，采用電火花線切割技術(shù)加工直錐齒輪的發(fā)明專(zhuān)利，其將嶄新的電加工和數(shù)控自動(dòng)化新技術(shù)，向傳統(tǒng)的齒輪制造業(yè)進(jìn)行移植應(yīng)用，以便從其中固有的許多優(yōu)勢(shì)中直接受益。
[0005]但，該專(zhuān)利中的最主要的不足之處在于，沒(méi)有保證正確的工作齒面，該方法得出的齒形曲線并不符合基于漸開(kāi)線特點(diǎn)的基準(zhǔn)齒形的要求，而是屬于阿基米德螺旋線類(lèi)型的曲線。
[0006]鑒于上述缺陷，本發(fā)明創(chuàng)作者經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的研究和實(shí)踐終于獲得了本創(chuàng)作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種直錐齒輪的加工方法，用以克服上述技術(shù)缺陷。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種直錐齒輪的加工方法，采用電火花線切割設(shè)備，選用上下兩送絲頭，分別實(shí)現(xiàn)兩維數(shù)控跟蹤，切割工作過(guò)程則采用切割絲跟蹤預(yù)設(shè)路徑的成形法方式；該具體過(guò)程為:
[0009]步驟a，切割前的準(zhǔn)備，按工件節(jié)錐角δ設(shè)置好工件軸線的傾斜位置；此時(shí)工件軸剖面中的一條節(jié)錐母線處于垂直；
[0010]步驟b，調(diào)節(jié)兩送絲頭的高度設(shè)置，使分別置于工件大小端外便于進(jìn)入處，并記下對(duì)應(yīng)位置的錐距值Rl和R2 ；
[0011]步驟C，聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)兩送絲頭在各自水平面內(nèi)的位置，達(dá)到與垂直的節(jié)錐母線重合，將其確定作為跟蹤曲線的坐標(biāo)原點(diǎn)后，兩送絲頭隨即回退到選定的起始點(diǎn)；[0012]步驟d，兩送絲頭跟蹤曲線的繪制；
[0013]步驟e，啟動(dòng)切割動(dòng)作，完成齒輪加工。
[0014]進(jìn)一步，
[0015]步驟dl，按照計(jì)算出的當(dāng)量圓柱齒輪半徑Rv，利用現(xiàn)成的繪制公式曲線的功能，輸入必要參數(shù)后畫(huà)出齒面漸開(kāi)線；
[0016]步驟d2，將齒面漸開(kāi)線改成一個(gè)齒距角范圍內(nèi)的齒形或齒槽曲線；
[0017]步驟d3，以坐標(biāo)原點(diǎn)為縮放基點(diǎn)，縮放比取為R1/R和R2/R，其中R為已知的工件大端錐距；
[0018]通過(guò)比例縮放功能直接得出兩送絲頭的跟蹤曲線。
[0019]進(jìn)一步，上述步驟e的具體過(guò)程為:
[0020]步驟el，啟動(dòng)加工后，工件先保持原地不動(dòng)，兩送絲頭從起始點(diǎn)出發(fā)，以相同的插補(bǔ)分割點(diǎn)數(shù)和相位，同步地逐點(diǎn)跟蹤各自的曲線，完成一個(gè)齒距角的切割加工后，停止在起始點(diǎn)上，靜候工件回繞自身軸線實(shí)行一次分度動(dòng)作，到達(dá)下一齒的加工位置；
[0021]步驟e2，重復(fù)同樣的過(guò)程，周而復(fù)始,直到完成整圈齒的加工。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)相比較本發(fā)明的有益效果在于:本發(fā)明采用背錐展開(kāi)平面內(nèi)假想的當(dāng)量圓柱齒輪作為近似替代；本發(fā)明避免了對(duì)切齒機(jī)床昂貴的內(nèi)部機(jī)構(gòu)和配套刀具的需求，因而組成快，投入少。并且，在確定方案時(shí)充分地運(yùn)用移植手段，促使新技術(shù)成果盡快在發(fā)明中發(fā)揮作用；由于加工中不發(fā)生接觸，受力變形和功耗都小-作為工具的切割絲簡(jiǎn)單易得，便于使用與維護(hù)。
[0023]電加工方法還有適于加工已經(jīng)硬化處理或難加工材料的特殊能力。此外，本發(fā)明針對(duì)前者選定的工作方式存在的主要的不足加以改進(jìn)，使移植順利完成，主要是改用成形法并用當(dāng)量圓柱齒輪作為最佳的近似替代，既保證較好的質(zhì)量效果，又利于實(shí)施并促進(jìn)直錐齒輪加工技術(shù)融入數(shù)控自動(dòng)化的新潮流。
[0024]本發(fā)明以雙送絲頭可獨(dú)立調(diào)控的電火花線切割機(jī)床新產(chǎn)品，替代單送絲頭可調(diào)控的老舊產(chǎn)品，有利于明顯縮減對(duì)所需機(jī)床高度和切割絲工作長(zhǎng)度的要求。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0025]圖1為本發(fā)明的設(shè)備配置和加工示意圖；
[0026]圖2為本發(fā)明兩送絲頭實(shí)行跟蹤切割的路徑曲線。
【具體實(shí)施方式】
[0027]以下結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明上述的和另外的技術(shù)特征和優(yōu)點(diǎn)作更詳細(xì)的說(shuō)明。
[0028]本發(fā)明采用電火花線切割設(shè)備選用上下兩送絲頭，可分別實(shí)現(xiàn)兩維數(shù)控跟蹤；切割工作過(guò)程則改用切割絲跟蹤預(yù)設(shè)路徑的成形法方式；設(shè)置在工作區(qū)的配套裝置采用可供裝夾調(diào)整工件位置并在切割間隙中實(shí)行分度的分度頭或分度轉(zhuǎn)臺(tái)一類(lèi)裝置。
[0029]請(qǐng)參閱圖1所示，其為本發(fā)明的設(shè)備配置和加工示意圖；該加工設(shè)備包括1，在本實(shí)施例中其為一臺(tái)雙送絲頭可獨(dú)立調(diào)控的，可加工直紋錐面的立式電火花線切割機(jī)床；分度工作臺(tái)底座2、圓工作臺(tái)3、工件毛坯4、上導(dǎo)絲架5和下導(dǎo)絲架6，其中，所述分度工作臺(tái)底座2設(shè)置在機(jī)床加工區(qū)；所述圓工作臺(tái)3可調(diào)節(jié)工件軸心線按節(jié)錐角δ，并可對(duì)工件實(shí)行單齒分度；所述工件毛坯4固裝在分度工作臺(tái)上，可回繞傾斜的軸心線實(shí)行分度旋轉(zhuǎn)；所述上導(dǎo)絲架5和下導(dǎo)絲架6，其可分別自由調(diào)節(jié)高低位置，并在水平面中實(shí)行二維伺服跟
足示O
[0030]在帶有兩個(gè)獨(dú)立數(shù)控送絲頭的電火花線切割機(jī)床，在其加工區(qū)一側(cè)附設(shè)一分度工作臺(tái)，用于裝夾工件和設(shè)置好工作姿態(tài)，并在切割工作循環(huán)中按照指令實(shí)行環(huán)繞工件軸線的單齒分度。
[0031]該具體過(guò)程為:
[0032]步驟a，切割前的準(zhǔn)備，按工件節(jié)錐角δ設(shè)置好工件軸線的傾斜位置；此時(shí)工件軸剖面中的一條節(jié)錐母線處于垂直；
[0033]步驟b，調(diào)節(jié)兩送絲頭的高度設(shè)置，使分別置于工件大小端外便于進(jìn)入處，并記下對(duì)應(yīng)位置的錐距值Rl和R2 ；
[0034]步驟C，聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)兩送絲頭在各自水平面內(nèi)的位置，達(dá)到與垂直的節(jié)錐母線重合，將其確定作為跟蹤曲線的坐標(biāo)原點(diǎn)后，兩送絲頭隨即回退到選定的起始點(diǎn)；
[0035]步驟d，兩送絲頭跟蹤曲線的繪制；
[0036]切割絲的跟蹤目標(biāo)是當(dāng)量圓柱齒輪的齒形曲線，以此和圓錐頂點(diǎn)用一條條直線相連所得的的直紋錐面，就取作直錐齒輪的工作表面。幾何學(xué)指出，上述錐面的任何一個(gè)平行于當(dāng)量圓柱齒輪平面的橫切面，得出的圖形都存在相似性，這說(shuō)明，可以任意選用兩個(gè)不同高度位置的送絲頭，跟蹤得到同一錐面的結(jié)果，條件是所采用跟蹤曲線符合按比例縮放的相似性關(guān)系。
[0037]步驟dl，按照計(jì)算出的當(dāng)量圓柱齒輪半徑Rv，利用現(xiàn)成的繪制公式曲線的功能，輸入必要參數(shù)后畫(huà)出齒面漸開(kāi)線；
[0038]步驟d2，將齒面漸開(kāi)線改成一個(gè)齒距角范圍內(nèi)的齒形或齒槽曲線；
[0039]步驟d3，以坐標(biāo)原點(diǎn)為縮放基點(diǎn)，縮放比取為R1/R和R2/R，其中R為已知的工件大端錐距；通過(guò)比例縮放功能直接得出兩送絲頭的跟蹤曲線。
[0040]具有齒體或齒槽兩種情況，如附圖2的A和B所示。分別表示設(shè)置一個(gè)齒體的中心線，或一個(gè)齒槽的中心線位于工件軸剖面中，加工時(shí)表現(xiàn)為送絲頭回繞齒體或齒槽的移動(dòng)，分別進(jìn)行一個(gè)齒體或一個(gè)齒槽的加工。兩者比較，加工結(jié)果差別不大。
[0041]步驟e，啟動(dòng)切割動(dòng)作，完成齒輪加工。
[0042]編程中，上述附圖2B的方式稍有便利，因?yàn)樗那€始終兩點(diǎn)都位于毛坯實(shí)體夕卜，與起始點(diǎn)之間可以一步到達(dá)。
[0043]步驟el，啟動(dòng)加工后，工件先保持原地不動(dòng)，兩送絲頭從起始點(diǎn)出發(fā)，以相同的插補(bǔ)分割點(diǎn)數(shù)和相位，同步地逐點(diǎn)跟蹤各自的曲線，完成一個(gè)齒距角的切割加工后，停止在起始點(diǎn)上，靜候工件回繞自身軸線實(shí)行一次分度動(dòng)作，到達(dá)下一齒的加工位置；
[0044]步驟e2，重復(fù)同樣的過(guò)程，周而復(fù)始,直到完成整圈齒的加工。
[0045]圖2為兩送絲頭實(shí)行跟蹤切割的路徑曲線。其中A和B分別示出針對(duì)一個(gè)齒或針對(duì)一個(gè)齒槽兩種可供選擇的情況。圖中:a為對(duì)應(yīng)于大端附近下送絲頭的跟蹤曲線；b為對(duì)應(yīng)于小端附近上送絲頭的跟蹤曲線；c為垂直設(shè)置的節(jié)錐母線的頂視點(diǎn)，也是跟蹤曲線坐標(biāo)原點(diǎn)和縮放基點(diǎn)所取位置，d為垂直的工件軸剖面的頂視直線。c和d在完成曲線繪制后予以刪除。[0046]以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，對(duì)發(fā)明而言僅僅是說(shuō)明性的，而非限制性的。本專(zhuān)業(yè)技術(shù)人員理解，在發(fā)明權(quán)利要求所限定的精神和范圍內(nèi)可對(duì)其進(jìn)行許多改變，修改，甚至等效，但都將落入本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種直錐齒輪的加工方法，其特征在于，采用電火花線切割設(shè)備，選用上下兩送絲頭，分別實(shí)現(xiàn)兩維數(shù)控跟蹤，切割工作過(guò)程則采用切割絲跟蹤預(yù)設(shè)路徑的成形法方式；該具體過(guò)程為: 步驟a，切割前的準(zhǔn)備，按工件節(jié)錐角δ設(shè)置好工件軸線的傾斜位置；此時(shí)工件軸剖面中的一條節(jié)錐母線處于垂直； 步驟b，調(diào)節(jié)兩送絲頭的高度，使兩送絲頭分別置于工件大小端外便于進(jìn)入處，并記下對(duì)應(yīng)位置的錐距值Rl和R2 ； 步驟C，聯(lián)動(dòng)調(diào)節(jié)兩送絲頭在各自水平面內(nèi)的位置，達(dá)到與垂直的節(jié)錐母線重合，將其確定作為跟蹤曲線的坐標(biāo)原點(diǎn)后，兩送絲頭隨即回退到選定的起始點(diǎn)； 步驟d，兩送絲頭跟蹤曲線的繪制； 步驟e，啟動(dòng)切割動(dòng)作，完成齒輪加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直錐齒輪的加工方法，其特征在于， 步驟dl，按照計(jì)算出的當(dāng)量圓柱齒輪半徑Rv，利用現(xiàn)成的繪制公式曲線的功能，輸入必要參數(shù)后畫(huà)出齒面漸開(kāi)線； 步驟d2，將齒面漸開(kāi)線改成一個(gè)齒距角范圍內(nèi)的齒形或齒槽曲線； 步驟d3,以坐標(biāo)原點(diǎn)為縮放基點(diǎn)，縮放比取為R1/R和R2/R，其中R為已知的工件大端錐距； 通過(guò)比例縮放功能直接得出兩送絲頭的跟蹤曲線。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的直錐齒輪的加工方法，其特征在于，上述步驟e的具體過(guò)程為: 步驟el，啟動(dòng)加工后，工件先保持原地不動(dòng)，兩送絲頭從起始點(diǎn)出發(fā)，以相同的插補(bǔ)分割點(diǎn)數(shù)和相位，同步地逐點(diǎn)跟蹤各自的曲線，完成一個(gè)齒距角的切割加工后，停止在起始點(diǎn)上，靜候工件回繞自身軸線實(shí)行一次分度動(dòng)作，到達(dá)下一齒的加工位置； 步驟e2，重復(fù)同樣的過(guò)程，周而復(fù)始，直到完成整圈齒的加工。
【文檔編號(hào)】B23H9/00GK104014885SQ201410287398
【公開(kāi)日】2014年9月3日 申請(qǐng)日期:2014年6月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月25日
【發(fā)明者】查濟(jì)瑞 申請(qǐng)人:查濟(jì)瑞