[發(fā)明專利]一種在通用六軸數(shù)控機床上加工螺旋錐齒輪的方法

有效

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• 申請日: 2013-11-15
• 公開（公告）號: CN103611990A
• 公開（公告）日: 2014-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王太勇;王勇;林福訓;盧志理;王冬;吳開發(fā);劉清建;劉恒麗;張玥
• 申請（專利權(quán)）人: 天津大學
• 主分類號: B23F9/08
• 分類號: B23F9/08
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務(wù)所 12201
• 代理人: 張金亭

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種螺旋錐齒輪的加工方法，特別是涉及一種在通用六軸數(shù)控機床上加工螺旋錐齒輪的方法。

背景技術(shù)

螺旋錐齒輪作為高效、平穩(wěn)、高載的傳動部件，廣泛用于輪船、飛機、直升機、汽車、動力機械等設(shè)備，其需求量非常之大。由于傳統(tǒng)機械式螺旋錐齒輪數(shù)控加工設(shè)備的專用性、功能局限性而被逐步淘汰，而采用全數(shù)控理論和技術(shù)實現(xiàn)螺旋錐齒輪數(shù)字化加工是當前制造業(yè)發(fā)展的大趨勢。

在現(xiàn)有技術(shù)中,數(shù)控化的螺旋錐齒輪加工機床都是專用機床,設(shè)備投入大，維護費用高。這樣的專機只能加工齒輪，在機床空閑時，不能用這類專機再加工其它普通零件。其機床加工柔性不高，機床利用率低，不適合錐齒輪小批量生產(chǎn)需求。另外專用的錐齒輪加工機床所配備的控制系統(tǒng)，都是在進口的數(shù)控系統(tǒng)中加入螺旋錐齒輪功能，其軟件價格也十分昂貴。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種在通用六軸數(shù)控機床上加工螺旋錐齒輪的方法。

本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是：一種在通用六軸數(shù)控機床上加工螺旋錐齒輪的方法，所述通用六軸數(shù)控機床包括床身、X向直線導(dǎo)軌、Y向直線導(dǎo)軌、Z向直線導(dǎo)軌、第一驅(qū)動機構(gòu)和第二驅(qū)動機構(gòu)；所述床身上固定有所述Y向直線導(dǎo)軌，所述Y向直線導(dǎo)軌上安裝有Y軸滑臺，所述Y軸滑臺上固定有X向直線導(dǎo)軌，所述X向直線導(dǎo)軌上安裝有X軸床鞍；在所述床身的后面設(shè)有立柱，在所述立柱的前側(cè)面上裝有所述Z向直線導(dǎo)軌，所述Z向直線導(dǎo)軌上滑動配合連接有Z向滑臺，所述Z向滑臺上連接有刀盤主軸；所述第一驅(qū)動機構(gòu)包括第一力矩電機，所述第一力矩電機內(nèi)置入A軸支撐架內(nèi)，所述A軸支撐架固定在所述X軸床鞍的左端上部，所述A軸支撐架上支撐有A軸搖籃，所述第一力矩電機的轉(zhuǎn)子與所述A軸搖籃固接，所述第一力矩電機的定子與所述X向床鞍固接；在所述A軸搖籃上安裝有C軸轉(zhuǎn)臺；所述第二驅(qū)動機構(gòu)包括第二力矩電機，所述第二力矩電機的定子固接在所述A軸搖籃內(nèi)，所述第二力矩電機的轉(zhuǎn)子與所述C軸轉(zhuǎn)臺固定連接，所述C軸轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)中心線為C軸軸線；

所述刀盤主軸采用伺服電主軸，所述伺服電主軸的轉(zhuǎn)角采用角度編碼器測定，所述伺服電主軸的轉(zhuǎn)角采用閉環(huán)控制；

采用所述通用六軸數(shù)控機床加工螺旋錐齒輪的方法包括以下步驟：

一）在伺服電主軸下面同軸連接刀柄，通過所述刀柄把加工齒輪所用的標準銑刀盤與所述伺服電主軸連接在一起；在所述C軸轉(zhuǎn)臺上同軸安裝自定心的三爪卡盤，在所述三爪卡盤的中心處夾緊固定齒輪工件，使齒輪工件軸線與C軸軸線共線；

所述刀柄是由與所述標準銑刀盤連接的刀柄過渡部分和與所述伺服電主軸連接的刀柄主體一體形成的；所述刀柄過渡部分是由頭部圓錐臺和大圓柱一體形成的，所述頭部圓錐臺的頭部端面中心處設(shè)有銑刀盤固定螺紋孔，所述頭部圓錐臺上設(shè)有與銑刀盤中心錐孔配合的銑刀盤定位錐面；所述大圓柱的外端面為銑刀盤軸向定位平面，在所述銑刀盤軸向定位平面上設(shè)有銑刀盤周向定位鍵鍵槽，在所述銑刀盤周向定位鍵鍵槽內(nèi)設(shè)有固定鍵的螺紋孔；所述刀柄主體是由尾部圓錐臺和小圓柱一體形成的，所述尾部圓錐臺的尾部端面中心處設(shè)有拉釘孔，所述小圓柱的圓柱面上設(shè)有機床主軸端面鍵的鍵槽；

二）設(shè)置并啟動刀盤主軸和工件主軸電子齒輪功能；

三）啟動所述第一力矩電機使所述A軸搖籃轉(zhuǎn)過一預(yù)設(shè)角度，以確定所述齒輪工件開始加工時的輪坯安裝角；

四）使所述Z向滑板運動，帶動所述銑刀盤運動到其刀尖平面距離工件頂面100mm處，使所述Y軸滑臺和所述X軸床鞍移動，并控制所述Y軸滑臺和所述X軸床鞍的位移量，使最終合成位置為齒輪加工的起始位置；

五）開啟冷卻液，所述銑刀盤按設(shè)定的進給速度切入齒坯，使所述銑刀盤的刀尖平面與齒坯在Y軸向的齒根處相切；X軸和Y軸進行聯(lián)動，其聯(lián)動的進給率為現(xiàn)有專用機械式螺旋錐齒輪加工機床的搖臺轉(zhuǎn)速與徑向刀位的乘積；在數(shù)控程序控制下，X軸、Y軸、刀盤主軸和工件主軸四軸聯(lián)動，使所述銑刀盤和所述齒輪工件做嚙合的展成運動，以加工出齒面；

六）齒輪展成運動完成后，所述銑刀盤和所述齒輪工件繼續(xù)按電子齒輪關(guān)系做旋轉(zhuǎn)運動，同時所述銑刀盤向上運動，使所述齒輪工件與所述銑刀盤分離，所述銑刀盤回到最高位置，所述A軸搖籃擺回到起始位置；其它各軸都回到起始位置，取下加工好的齒輪。

所述大圓柱的圓柱面上設(shè)有兩個對稱布置的平面，所述平面上設(shè)有螺釘孔。

本發(fā)明具有的優(yōu)點和積極效果是：