[發明專利]一種錐齒輪齒頂加工方法及錐齒輪齒頂倒角機

有效

• 申請號: 201010166040.5
• 申請日: 2010-05-10
• 公開（公告）號: CN101829815A
• 公開（公告）日: 2010-09-15
• 發明（設計）人: 王鵬;翟慶富;王樹波
• 申請（專利權）人: 天津市精誠機床制造有限公司
• 主分類號: B23F19/12
• 分類號: B23F19/12
• 代理公司: 北京東方匯眾知識產權代理事務所(普通合伙) 11296
• 代理人: 劉淑芬

技術領域

本發明屬于錐齒輪加工技術領域，特別涉及錐齒輪齒頂倒角方法以及應用該方法的錐齒輪齒頂倒角機。

背景技術

隨著科學技術的發展，錐齒輪齒頂倒角也需要通過機械自動化倒角機來完成。它可以改善錐齒輪副的傳動性能，減少傳動過程中齒頂與齒面的碰撞、應力集中，降低振動和噪音。錐齒輪齒頂倒角一直以來都是依靠手工操作，不僅效率低下而且質量參差不齊。由于在倒角過程中使用的是角磨機磨削，因而會產生大量的粉塵，嚴重危害工人的身心健康。目前，機械式錐齒輪齒頂倒角機砂輪的軌跡是通過復雜的計算求得的，首先建立錐齒輪加工的機床模型，利用刀具和機床調整參數計算輪齒齒頂的方程，然后根據倒角要求，將齒頂棱邊曲線方程轉化為砂輪的運動軌跡。由于進行砂輪軌跡的計算是建立在理論齒頂棱邊模型的基礎上，所以無法避免輪齒熱處理變形帶來的誤差。再有，現有的機械式錐齒輪齒頂倒角機一次只能進行齒頂單邊倒削，生產效率比較低。同時，對于螺旋角較大的主動齒輪的齒頂倒角實現起來也比較困難。鑒于以上原因，研究錐齒輪齒頂倒角原理和方法，開發高效新型錐齒輪齒頂倒角機具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提出一種新的錐齒輪齒頂倒角機和錐齒輪齒頂倒角的加工方法，該裝置和方法通過計算砂輪倒角運動軌跡，用簡單可靠和高效的方式對錐齒輪齒槽或齒頂兩側棱邊同時進行倒削。

為實現本發明的目的，提出一種錐齒輪齒頂倒角機，所述倒角機包括工件旋轉軸A、砂輪2和砂輪控制機構，所述工件旋轉軸A上安裝被倒角錐齒輪1，齒輪1隨A軸旋轉；

所述砂輪控制機構包括砂輪旋轉軸、砂輪架3、砂輪擺動軸D、豎直運動軸B和水平進給軸C；

其中，所述砂輪2安裝在砂輪旋轉軸上，所述砂輪旋轉軸安裝在砂輪架3上，所述砂輪2除繞砂輪旋轉軸自身軸線旋轉外，還隨砂輪架3繞砂輪擺動軸D的旋轉而擺動；所述砂輪架3分別通過所述豎直運動軸B和水平進給軸C作上下和進給運動。

所述砂輪2繞砂輪擺動軸D擺動的最大擺動角度為90°；所述工件旋轉軸A、砂輪擺動軸D、水平進給軸C和豎直運動軸B均為數控軸。

所述砂輪擺動軸D固定在一個豎直滑板4上，所述豎直滑板4通過一個立柱5上的豎直滑動導軌6實現上下運動；所述立柱5通過水平滑動導軌7實現進給運動。

所述砂輪2為雙面刃圓盤砂輪或雙面成形砂輪，分別對錐齒輪齒槽兩側棱邊或齒頂兩側的棱邊同時進行倒削；砂輪2也可以替換為銑刀。

本發明還提出一種錐齒輪齒頂倒角的加工方法，該方法結合測量和曲線造型技術，計算砂輪中心在倒角過程中的運動軌跡和砂輪的擺動角度，具體包括以下步驟：

①通過手動控制倒角機的各軸，測量倒角過程中砂輪中心所處的多個點位置坐標，并將坐標向空間轉換；

②根據測量結果，利用曲線造型方法、構造砂輪中心倒角運動軌跡的參數曲線；

③對砂輪中心運動軌跡的參數曲線進行補償和修正；

④通過測量求得輪齒大端、中部和小端處三點對應的砂輪擺動角度，即D軸坐標分別為：和

將砂輪擺角表示為工件轉角變化量Δθ^(M)的函數，該表達式為二次多項式：其中a、b分別為二次多項式的二次項、一次項系數，c為常數項；

把上述三點處的和Δθ^(M)值帶入二次多項式，解得常數項系數a、b、c的值，確定方程，利用二次方程計算得到在整個倒角過程中，砂輪的擺動角度；

⑤將上述參數經過變換，生成完整的可用于控制機床運動的坐標，并以此控制機床各軸運動，進行倒角。

所述步驟①中，測量倒角過程中砂輪中心所處的多個點位置坐標至少包括齒槽或齒頂兩端點的位置坐標和兩端之間一點的位置坐標。

工件的分度和齒槽或齒頂兩側棱邊的倒角是連續的。

在所述步驟③對砂輪中心運動軌跡的參數曲線進行補償和修正的方式是：

1)在砂輪運動軌跡的兩端，分別取延伸點，根據延伸點坐標，在參數曲線上反求計算延伸點對應的參數值；

2)根據反求得到的曲線參數，計算延伸點的坐標；

3)利用步驟①取的多個點和上述延伸點，重新構造一新的參數曲線，以完成對砂輪運動軌跡的補償和修正。

所述曲線造型方法為NURBS曲線造型方法。

所述砂輪2的中心始終位于工件的軸截面內，所述砂輪2磨削邊緣位于被加工齒輪的齒槽內或齒頂兩側的棱邊，并同時與齒槽兩側棱邊或齒頂兩側的棱邊接觸，對錐齒輪齒槽兩側或齒頂兩側的棱邊同時進行倒角。

對一個齒槽兩側或一個齒頂兩側的棱邊進行所述倒角后，加工齒輪繞工件旋轉軸A分度，反行程進行另一齒槽兩側或一個齒頂兩側的棱邊的倒角。