[發明專利]一種四聯動環面蝸桿數控車磨復合機床及其加工方法

有效

• 申請號: 201010609380.0
• 申請日: 2010-12-28
• 公開（公告）號: CN102107300A
• 公開（公告）日: 2011-06-29
• 發明（設計）人: 和法洋;李展山;黎亞元;李開衛;李雄壯;黎帆
• 申請（專利權）人: 上海合縱重工機械有限公司
• 主分類號: B23F13/00
• 分類號: B23F13/00
• 代理公司: 上海三方專利事務所 31127
• 代理人: 朱志祥

技術領域

本發明涉及機械技術領域，有關加工環面蝸桿的機床，包含其車削和磨削方法，具體的說是一種四聯動環面蝸桿數控車磨復合機床及其加工方法。

背景技術

國內專利公開號：CN1907615A，公開了一種能虛擬中心距的環面蝸桿數控機床，該機床具有如下四個可聯動坐標運動：主軸(工件)繞自身軸線的回轉運動A(平行于Z)，工具臺在水平面內的兩相互垂直的平移運動X、Z，工具臺繞自身軸線O₀(垂直于XZ平面)的回轉運動Y。工具臺一方面與主軸A按要求的傳動比I＝A/Y自轉，一方面通過X、Z聯動，繞一虛擬的圓心(即環面蝸桿的成形圓圓心)公轉作圓弧運動，因而實現以小中心距的機床加工大中心距凹、凸環面蝸桿。造價降低，結構緊湊，占用空間小。該機床配以不同的附件，可分別用于車削、銑削、磨削加工，功能強。但其主軸為普通伺服軸，無法進行高速旋轉，也就無法進行蝸桿毛坯除螺旋面外其它尺寸的車削。

國內專利公開號：CN101774029A，公開了一種環面蝸桿螺旋面的車削方法，技術方案包括環面蝸桿(1)、車刀(2)、蝸桿軸線(3)及其所在平面S，車削環面蝸桿(1)的螺旋槽時，車刀(2)的左刀尖N和右刀尖M始終在平面S內隨車刀(2)在平行和垂直于蝸桿軸線(3)的兩個方向上運動，根據理論計算，得到環面蝸桿(1)螺旋槽的左、右側螺旋面，從環面蝸桿(1)的齒頂環面到齒根環面沿環面徑向分層和從環面蝸桿(1)螺旋槽的一側螺旋面上點到另一側螺旋面上點沿該環面切向分層車削，車削出環面蝸桿(1)的螺旋槽及其螺旋面。解決了在數控車床上車削環面蝸桿螺旋面的問題。但該方法需要在具備C功能的車床上進行，而且僅僅解決了螺旋面毛坯的粗加工問題，為了精確成型還需要用到專用磨床。

發明內容

本發明的目地在于克服現有技術的不足，提供一種結構新穎、能進行高速車削的四聯動環面蝸桿數控車磨復合機床及其加工方法。

為實現上述目的，設計一種四聯動環面蝸桿數控車磨復合機床，包括機床體和控制系統，其特征在于由1床身、2主軸箱、3主軸電機、4主軸編碼器、5主軸、6卡盤、7環面蝸桿、8磨頭、9液壓尾座、10Z軸伺服電機、11大托板、12X向導軌、13X向滾珠絲杠、14數控轉臺、15小托板、16Z向導軌、17Z向滾珠絲杠、18Y軸伺服電機、19X軸伺服電機、20磨頭電機、21砂輪，以及刀架底板、數控刀架等元件組成；所述的主軸電機3通過同步帶驅動主軸5和環面蝸桿7繞C軸轉動，Z軸伺服電機10通過同步帶驅動滾珠絲杠17帶動大托11板沿Z向導軌16移動，X軸伺服電機19通過聯軸器驅動滾珠絲杠13帶動小托板15沿X向導軌12移動，Y軸伺服電機18驅動數控轉臺14繞Y軸旋轉，數控刀架或磨頭固聯在數控轉臺上，磨頭電機20帶動砂輪21繞自身B軸轉動，手輪搖動使砂輪及電機一起繞A軸轉動，所述的X、A軸平行，Z、C軸平行，XYZ三軸符合右手笛卡爾坐標系。

環面蝸桿螺旋面的車削方法為在通過蝸桿軸心線且垂直于蝸輪軸心線的中間平面內蝸桿齒根圓弧半徑Rf1、蝸桿齒頂圓弧半徑Ra1，基圓半徑rb，移動車刀使頂刃右端點與M點相接觸。根據傳動比關系當車刀以Ra1為半徑進行圓插補運動時由M點運動到E點時，蝸桿轉動角度為角MO2E乘以傳動比i，這樣就形成了一條螺旋線。根據環面蝸桿成型原理，切削刃要與基圓相切，退刀后再回到M點沿NM方向進刀到P點，然后以R為半徑進行圓弧插補，運動到Q點時，為了保證切削刃的連線與基圓相切，蝸桿轉動的角度為角PO2Q乘以傳動比i，這樣就形成了另一條螺旋線。退刀后再回到P點沿MP方向進刀，進行插補運動形成另一條螺旋線，當切削半徑達到Rf1時即完成蝸桿右側齒面的粗車。移動車刀到E點，使車刀左側頂刃與E點重合，轉動環面蝸桿一定角度，使此時基圓左側垂直于蝸桿軸線的切線與蝸桿軸截面上左側齒面重合，同右側齒面一樣沿EQ方向進刀，進行左側齒面的切削。

環面蝸桿的磨削方法為，調整X、Z、Y軸位置使砂輪產形面與基圓相切，然后轉動C軸使蝸桿齒面與砂輪產形面相切。數控轉臺轉動角度Q1，同時X、Z兩軸進行同轉向的插補運動，轉動角度Q2，與此同時蝸桿轉動角度Q3，完成環面蝸桿的精車或磨削加工。其中Q1＝Q2＝Q3/i。

所述的X、Z兩軸聯動加主軸高速旋轉進行環面蝸桿除螺旋面外的其他表面的加工。

所述的X、Z、C三軸聯動進行環面蝸桿螺旋面的直進法粗車，車削螺旋面時刀體始終垂直于蝸桿軸線。

所述的X、Z、C三軸聯動進行環面蝸桿螺旋面的直進法粗車，粗車時沿Z向移動的距離不變，蝸桿起始位置不變，轉動角度在變。