[發明專利]基于圓柱齒輪蝸桿磨齒機床的面齒輪磨齒加工方法

無效

• 申請號: 201210073305.6
• 申請日: 2012-03-20
• 公開（公告）號: CN102581386A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發明（設計）人: 唐進元;尹鳳;邸拴虎;雷敦財
• 申請（專利權）人: 唐進元
• 主分類號: B23F15/06
• 分類號: B23F15/06;B23F23/08
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明屬于齒輪制造方法中的面齒輪數控銑齒、磨齒加工這一領域。

背景技術

面齒輪傳動是指圓柱齒輪與錐齒輪相嚙合實現空間相交或交錯軸之間的傳動。與錐齒輪相比較，面齒輪傳動具有重合度大、承載能力強、穩定性強、振動小、占空間小等優點。隨著航空航天事業的發展，面齒輪傳動在飛行器的動力裝置中得到了廣泛應用，占有很重要的地位。

面齒輪加工方法是面齒輪研究的主要任務之一，近年來國內外學者對其做了很多研究，但目前在國內對面齒輪的加工方法大多為插齒加工，加工出的面齒輪精度較低，承載能力較差，使得面齒輪的應用只能停留在低速、輕載的場合，并不能滿足航空器械的傳動要求，為了提高面齒輪的綜合傳動性能，必須實現面齒輪的高精度制造。要使面齒輪的傳動性能進一步提高，一般需對面齒輪進行熱處理，而熱處理將對面齒輪齒面產生熱脹變形，影響面齒輪的精度和傳動性能，由于熱處理后齒面硬度很高，采用一般的加工方法不易加工，必須研究磨齒加工方法才能解決。

對于面齒輪磨齒加工，國內尚無現成機床可以實現。在美國專利號US6390894(B1)中，設計了一種面齒輪磨齒機床，該機床結構復雜，機床運動軸有十個之多，增加了數控控制的難度，也增加了成本。

本專利發明了一種利用蝸桿砂輪刀具在現有圓柱齒輪蝸桿砂輪磨齒機床基礎上，通過安裝一附加數控轉臺29實現面齒輪高精度磨齒的加工方法，該方法利用蝸桿砂輪和現有的圓柱齒輪蝸桿砂輪磨齒機床，實現對面齒輪齒面的高精度創成，達到面齒輪高精度加工的效果，無需另行設計制造面齒輪專用磨齒加工機床，大大降低了生產成本，縮短了開發周期。

發明內容

本專利解決的技術問題是：針對市場上面齒輪加工精度低、傳動性能差等缺陷，發明了一種利用蝸桿砂輪刀具在現有圓柱齒輪蝸桿砂輪磨齒機床基礎上，通過安裝一附加數控轉臺29實現面齒輪高精度磨齒的加工方法。該方法可以對熱處理后的面齒輪進行磨齒加工，實現對面齒輪的高精度加工，提高面齒輪的傳動性能。

本專利發明的面齒輪磨齒加工方法，其特征是：在機床分度工作臺上垂直安裝一附加數控轉臺29，數控轉臺29的分度盤旋轉軸線沿水平方向，數控轉臺29配有電機與驅動器并連接至機床的數控系統，由數控系統控制繞機床X軸做旋轉運動，面齒輪28安裝于附加數控轉臺29上，蝸桿砂輪21安裝于機床主軸上，在加工過程中，面齒輪28以恒定的轉速隨附加數控轉臺29繞A旋轉軸繞自身軸線旋轉，蝸桿砂輪21以恒定的轉速隨主軸繞B旋轉軸旋轉，同時蝸桿砂輪21沿著面齒輪的齒寬方向做進給，直至加工完面齒輪的整個齒廓。

由于面齒輪的輪齒處于齒輪的端面，因此要實現面齒輪的磨齒加工，必須在原機床分度臺上垂直安裝一附加數控轉臺29，使機床實現沿水平方向的分度功能，為了使改造后的機床保持很高的運動精度，安裝的附加數控轉臺29配有電機與驅動器并連接至機床的數控系統，由數控系統控制其實現精確運動。

根據面齒輪28、蝸桿砂輪21及直齒輪30之間的嚙合規律可知，在加工過程中，蝸桿砂輪21繞機床A1旋轉軸擺動±λ_w的角度，正負號由蝸桿的螺旋線的旋向而定，λ_w為蝸桿砂輪21的導程角。

λ_w的計算公式為：

????（1）

其中r_pc為直齒輪30的分度圓半徑，d為直齒輪30軸線與蝸桿砂輪21軸線之間的最短距離。

在加工過程中，面齒輪28隨附加數控轉臺29繞A旋轉軸的轉速與蝸桿砂輪21隨主軸繞B旋轉軸的轉速之間的轉速比也應是恒定的，并且

??????（2）

其中N_w為蝸桿砂輪21的頭數，N_f為面齒輪28的齒數。

在加工過程中，蝸桿砂輪21從面齒輪28的外半徑處開始加工，同時沿著面齒輪28的齒寬方向向面齒輪的內半徑按V_f的進給率直線進給，直到加工整個面齒輪的整個齒廓。其中進給率V_f的大小由具體工況決定。

所述直齒輪30是虛擬的，在現實的加工過程中，直齒輪30是不存在的，在圖中將其畫出只是為了更好的說明加工原理。同時在現實加工面齒輪28的齒面在加工前一般都需先進行熱處理，以提高材料的綜合性能。

附圖說明

圖1為面齒輪、直齒輪、蝸桿砂輪和砂輪片的加工位置示意圖。

圖2為面齒輪、直齒輪、蝸桿砂輪和砂輪片的加工位置的俯視圖。