[發明專利]一種螺旋面成形加工方法

有效

• 申請號: 201610420412.X
• 申請日: 2016-06-14
• 公開（公告）號: CN106020112B
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 李國龍;婁洋;王時龍;鐘金童;鐘映寰
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G05B19/19
• 分類號: G05B19/19
• 代理公司: 重慶博凱知識產權代理有限公司50212
• 代理人: 周輝

技術領域

本發明涉及機械加工領域，特別的涉及一種螺旋面成形加工方法。

背景技術

螺旋面是機械產品中應用較為廣泛的一類曲面，如螺旋齒輪、圓柱立銑刀及螺桿轉子等，它們的表面就是螺旋面。在制造中，由于螺旋面成形復雜、技術參數多、工藝性要求較強、制造精度不易保證等，使得其成形原理及加工技術的研究一直是機械制造領域一個重要的研究課題。

螺旋面的加工方式眾多，成形加工是其中非常重要的一種，如齒輪的成形磨削、螺桿的成形銑削等。螺旋面加工用成形刀具一般為盤形，成形加工時，成形刀具的廓形與螺旋面的截形相切，因此，成形刀具的廓形通常由待加工工件的螺旋面的截形通過嚙合方程求解得到。

在成形加工路徑已經給定的情況下，螺旋面的精度由成形刀具的廓形精度決定，加工時，一旦成形刀具的廓形圓弧位于待加工工件的實體內，則會產生干涉現象，成形刀具會切除待加工工件上本不應被切去的部分，從而無法保證加工出所需要的螺旋面截形。因此，如何修整出高精度的成形刀具的廓形，并精確地加工出螺旋面成為亟待解決的問題。

發明內容

針對上述現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是：如何提供一種有利于提高成形刀具的廓形精度，減小與待加工工件的干涉，提高加工精度的螺旋面成形加工方法。

為了解決上述技術問題，本發明采用了如下的技術方案：

一種螺旋面成形加工方法，包括選用與待加工工件螺旋面相匹配的成形刀具對待加工工件進行成形加工的步驟；其特征在于，加工前，采用如下步驟對成形刀具的廓形進行確定：

a、根據待加工工件螺旋曲面與成形刀具的空間幾何關系建立工件坐標系以及成形刀具坐標系；

b、確定待加工工件螺旋面的結構和參數，即待加工工件螺旋面在工件坐標系下的理論截形方程；

c、根據步驟b中待加工工件螺旋面的理論截形方程，由螺旋面與成形刀具的相切特性推導出工件坐標系下的接觸線，通過坐標變換將接觸線轉換到成形刀具坐標系中，并繞成形刀具的軸線旋轉形成成形刀具的回轉面，由此得到成形刀具在成形刀具坐標系中的軸向截形方程；

d、通過坐標變換將成形刀具在成形刀具坐標系中的軸向截形方程轉換到工件坐標系中，根據接觸線條件式得到成形刀具的回轉面上的接觸線，將接觸線繞待加工工件的軸線作螺旋運動，可以得到待加工工件螺旋面，進而得到采用步驟c中的成形刀具實際加工的待加工工件螺旋面在工件坐標系中的實際截形方程；

f、將步驟d中的螺旋面的實際截形方程中的各點與步驟b中的螺旋面的理論截形方程中對應的點進行對比，若二者的最大誤差小于待加工工件的精度，則確定步驟c中所獲得的成形刀具截形滿足成形刀具廓形要求；否則，以步驟b中螺旋面的理論截形方程中的各點為中點求步驟d中螺旋面的實際截形方程中的對應點的鏡像點，進一步得到由鏡像點組成的對稱螺旋面截形方程，對稱螺旋面截形與步驟d中螺旋面的截形相對于步驟b中螺旋面的理論截形對稱；將對稱螺旋面截形方程替代步驟c中的理論截形方程，重復步驟c～f。

作為優化，步驟b中所述待加工工件螺旋面在工件坐標系下的理論截形方程為：

步驟c中所述成形刀具在成形刀具坐標系中的軸向截形方程為：

步驟d中待加工工件螺旋面在工件坐標系中的實際截形方程為：

其中，R和滿足下式：

上述各式中：R和分別為成形刀具截形上各點對應的半徑和角度參數，r_b為基圓半徑，σ₀為Oe與x軸夾角，其中，Oe為漸開線起點與基圓圓心的連線，u為漸開線發生線在基圓上的切點與漸開線起點所對應的圓心角參數，θ為曲線旋轉角參數，p為螺旋參數，∑為刀具軸與工件軸的夾角，a為刀具與工件的中心矩。

綜上所述，本發明具有利于提高成形刀具的廓形精度，減小與待加工工件的干涉，提高齒輪的加工精度等優點。

附圖說明

圖1為漸開線的示意圖。

圖2為理論截形與實際截形的示意圖。

圖3為成形刀具截形確定流程圖。

圖4為成形刀具與工件的過切示意圖。

圖5為成形刀具與工件的坐標關系示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明作進一步的詳細說明。

具體實施時，如圖1～圖5所示，一種螺旋面成形加工方法，包括選用與待加工工件螺旋面相匹配的成形刀具對待加工工件進行成形加工的步驟；加工前，采用如下步驟對成形刀具的廓形進行確定：