[發明專利]一種斜齒橢圓齒輪及斜齒非圓齒輪的數控滾齒加工方法

有效

• 申請號: 200810035148.3
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101244474A
• 公開（公告）日: 2008-08-20
• 發明（設計）人: 王生澤;范玉坤
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B23F15/02
• 分類號: B23F15/02
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所
• 代理人: 黃志達;謝文凱

技術領域

本發明屬斜齒非圓齒輪技術領域，特別是涉及一種凸節曲線斜齒非圓齒輪的數控滾 齒加工方法。

背景技術

斜齒橢圓齒輪是非圓齒輪的一種。作為變速傳動機構，非圓齒輪的種類較多、 形狀復雜，這給制造帶來一定難度。目前比較成熟的是直齒非圓齒輪加工方法，主 要有以下幾種：

1.靠模法。這種加工方法保證了刀具在勻速旋轉的條件下，齒輪坯節曲線上的 每一點在切削過程中的瞬時線速度是相等的，從而使齒輪坯的瞬時角速度和齒輪坯 與非圓滾輪的中心距都按一定的規律變化。采用這種方法，應預先制造出相應的凸 輪作為靠模，或用非圓齒輪本身作為靠模來加工非圓齒輪。

2.近似切齒法。在非圓齒輪發展的初始階段，數控技術還沒有得到廣泛應用， 并且非圓齒輪的生產量較小，不適宜設計一臺專用加工設備。在這種情況下，通常 是在萬能設備上，用近似切齒法加工非圓齒輪。但這種方法的加工精度不高，齒形 也不準確。

3.在數控機床上加工非圓齒輪，但是由于沒有高效、精確的加工方法，影響了 非圓齒輪的推廣使用。目前直齒非圓齒輪主要加工方式有數控插齒、數控銑齒、數 控滾齒。

4.目前國內加工非圓齒輪應用最廣的是線切割，此種方法比較適合小批量生產 直齒非圓齒輪。但線切割不適用加工斜齒非圓齒輪。

然而，隨著非圓齒輪應用的推廣，非圓齒輪的需求量也日益增多，特別是隨著 數控技術與伺服電機性能的提高及發展，使得研制能夠加工具有優良傳動性能的斜 齒橢圓齒輪或具有凸節曲線的斜齒非圓齒輪的數控滾齒加工機床成為可能。

斜齒橢圓齒輪是具有凸節曲線的典型斜齒非圓齒輪，其齒廓的節曲柱面截形即 節曲線處的齒向線在橢圓節曲柱面上是一簇等周節距的空間廣義螺旋線，其在橢圓 節曲柱面平面展開圖上則為傾角相同的等距斜直線。因此，斜齒橢圓齒輪不僅各輪齒 的端面或法面齒形不同，就是同一輪齒沿齒寬方向的任一端面或法面齒形也不相同。 正是這一既有別于圓柱斜齒輪又有別于橢圓直齒輪的齒廓空間曲面特性，使以斜齒 橢圓齒輪為典型代表的凸節曲線斜齒非圓齒輪的機械加工至今未有效突破。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種解決目前凸節曲線斜齒非圓齒輪難以加工 的難題，即發明一種凸節曲線斜齒非圓齒輪數控滾齒的加工方法。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：提供一種凸節曲線斜齒非圓齒輪的數 控滾齒加工方法，包括下列步驟：

A.齒輪坯繞Z軸的回轉運動：齒輪坯由一接收來自滾刀驅動電機聯動信號 的伺服電機帶動繞齒輪回轉中心按給定傳動比轉動，使滾刀的投影齒條 與齒輪坯形成純滾動關系；

B.滾刀繞自軸的旋轉運動：滾刀由帶有光電編碼器的能發出聯動信號的滾 刀驅動電機以恒轉速驅動，使其投影齒條與齒輪坯形成純滾動關系；

C.工作臺在非圓齒輪坯轉動時沿Y₀向的相對平移運動：工作臺嚴格按聯動 運動規律沿Y₀向的往復移動由另一伺服電機驅動，并對應保持滾刀節線 與齒輪坯節曲線始終相切而使其為純滾動；

D.滾刀架沿齒輪坯軸向進給運動：電機以恒定速度驅動滾刀架沿-Z₀方向帶 動滾刀沿齒輪坯軸線方向以低于滾齒加工的速度作慢速進給運動；

E.滾刀架在齒輪坯轉動時沿X₀向的相對平移運動：滾刀架嚴格按照聯動運 動規律沿X₀向的相對平移運動，并保證有限軸向長度滾刀切削點能始終 有效地與齒輪坯對應接觸；

在所述步驟D和E中，滾刀架的斜齒角事先調準好并固定不變，且在每 次進刀加工的過程中保持不變。

所述的步驟A或步驟B包含由步驟D引起的滾刀架沿齒輪坯軸向進給運動；齒 輪坯工作臺與滾刀架沿Y₀向還存在有相對進給運動，該運動可預先通過調整工作臺 或滾刀架沿Y₀向的進給量確定，且在每次進刀加工的過程中保持不變。此外，滾刀 架繞Y軸轉動為可調，用以預先精確轉動分度后保持不變來滿足斜齒橢圓齒輪及凸 節曲線斜齒非圓齒輪不同斜齒角的加工。

所述的步驟D在加工凸節曲線斜齒非圓齒輪過程中將引起齒輪坯繞Z軸的回 轉附加運動或滾刀繞自軸的旋轉運動的附加運動，該附加轉動實時迭加到驅動齒輪 坯轉動的伺服電機轉動上或實時迭加在滾刀驅動電機的轉動上。