专利名称：一种非圆齿轮六轴五联动对角滚切方法
技术领域：
本发明属于齿轮或齿条的制造领域，尤其是在工作半径变化的轮上制齿领域，涉及一种六轴五联动对角滚切凸节曲线非圆齿轮方法。。
背景技术：
非圆齿轮传动具有独特传动动力学特征，应用优势明显，受制于高效制造技术，非圆齿轮仍局限于特殊领域，应用情况与其优势并不相称。当前工业应用常采用线切割技术加工非圆齿轮，线切割不仅效率低下，且对非圆斜齿轮无能为力。非圆斜齿轮目前还停留在理论研究阶段，未见工业生产与应用。
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滚齿是一种高效加工非圆齿方法，《中国机械工程》的《非圆斜齿轮滚切加工CNC联动控制方案》一文对非圆斜齿轮四轴四联动、五轴五联动方案进行了研究；中国专利CN200810035148. 3公开了非圆斜齿轮四轴四联动、五轴五联动方案的实现方法。相对五轴五联动方案，四轴四联动方案减少了一个移动轴，机床刚性及加工精度有所提高，但齿轮与滚刀啮合点在滚刀节线上有较大位移，常超出滚刀轴线长度，限制了机床工艺范围，实用性不强。另外，齿轮与滚刀啮合点在滚刀节线上移动速度突变较大，各齿参与切削不均衡，刀齿的负荷及磨损极不均匀，其耐用度决定于其中磨损最大的刀齿，耐用度极低。解决上述问题的有效方法是采用对角滚切方法。目前对角滚主要用于圆柱齿轮滚齿机，如中国专利CN 200910300162. 6公开了一种用窜刀刀架代替切向刀架实现对角滚切的三轴数控滚齿机，对滚切圆柱齿轮可有效提高滚刀耐用度。迄今为止，尚未见到将该项技术直接应用于非圆齿轮滚切的报道。
发明内容
本发明的目的在于针对上述现有技术存在的问题，提出一种非圆齿轮六轴五联动对角滚切方法，让滚刀在垂直进给的同时，还沿着自身轴线连续移动，使滚切啮合点限制在滚刀工作范围内，还可使各齿均衡参与切削。本发明的目的是通过下述技术方案实现的。本发明的非圆齿轮六轴五联动对角滚切方法，联动轴包括滚刀或工作台沿Y向位移轴、滚刀或工作台沿Z向位移轴、滚刀旋转运动B轴、工作台旋转运动C轴；另外还包括滚刀沿自身轴线方向位移轴D轴，滚刀沿D轴移动速度为
+ ^ S中，Vdl使齿轮节曲线与滚刀节线的啮合点位于固定点；％使所述啮合点沿滚
刀节线均匀移动，使各滚切齿均衡参与切削，刀齿负荷及磨损均匀，所述％可以为O ;还包括调整滚刀安装角的A轴，所述A轴采用数字控制技术针对滚切齿轮螺旋角预先调整好，滚制过程中固定不变。实现了滚刀在垂直进给的同时，还沿着自身轴线连续移动。所述的非圆齿轮六轴五联动对角滚切方法，滚刀或工作台严格按照联动运动规律
沿Y轴移动，滚刀转速^和工作台转速％严格按照指定变传动比转动，使滚刀投影齿条与齿坯纯滚动，且保持齿坯节曲线与滚刀节线相切接触；另外，％和％沿Z轴方向的分速
度为■^和，工作台或滚刀沿Z轴驱动速度为h所述工作台或滚刀沿Z轴合成速度为
V； = ν +V^1 +啞；滚刀转速I滚刀沿D轴移动速度Vd2、滚刀或工作台沿Z轴相对位移速
度V:恒定，且相互独立，构成三个基频，、VdI、Vy、Vsa相对所述三个基频联动，联动数学模型如下。
权利要求
1.一种非圆齿轮六轴五联动对角滚切方法，联动轴包括滚刀或工作台沿Y向位移轴、滚刀或工作台沿Z向位移轴、滚刀旋转运动B轴、工作台旋转运动C轴；其特征在于另外还包括滚刀沿自身轴线方向位移轴D轴，滚刀沿D轴移动速度为% + %，其中，％使齿轮节曲线与滚刀节线的啮合点位于固定点k使所述啮合点沿滚刀节线均匀移动，使各滚切齿均衡参与切削，刀齿负荷及磨损均匀，所述％可以为O ;还包括调整滚刀安装角的A轴，所述A轴采用数字控制技术针对滚切齿轮螺旋角预先调整好，滚制过程中固定不变。
2.根据权利要求I所述的非圆齿轮六轴五联动对角滚切方法，滚刀或工作台严格按照联动运动规律沿Y轴移动，滚刀转速外和工作台转速A严格按照指定变传动比转动，使滚刀投影齿条与齿坯纯滚动，且保持齿坯节曲线与滚刀节线相切接触；其特征在于和I沿Z轴方向的分速度为》4和&，工作台或滚刀沿Z轴驱动速度为L所述工作台或滚刀沿Z轴合成速度为< = +V^1 ;滚刀转速呌、滚刀沿D轴移动速度Vd2、滚刀或工作台沿Z轴相对位移速度《恒定，且相互独立，构成三个基频，、vdl、、&相对所述三个基频联动，联动数学模型如下
3.根据权利要求I和权利要求2所述的非圆齿轮六轴五联动对角滚切方法，其特征在于所述Vd2的方向可与外符合右手螺旋规则，所述联动数学模型的.S7 = I ;也可与丨符合左手螺旋规则，所述的r = -l ;所述11· =O可表达为r = 0 ,啮合点固定于滚刀节线上P点。
4.根据权利要求I、权利要求2和权利要求3所述的非圆齿轮六轴五联动对角滚切方法，其特征在于可以滚切非圆直齿轮和非圆斜齿轮，对非圆直齿轮，所述联动数学模型的A =0 ;对非圆斜齿轮，滚刀与齿轮螺旋线旋向一致时，所述联动数学模型的？’ = 1，滚刀与齿轮螺旋线旋向相反时，所述联动数学模型的。
全文摘要
本发明属于齿轮或齿条的制造领域，涉及一种非圆齿轮六轴五联动对角滚切方法。该方法过程中，有三个基频轴，两个与之联动轴，另有两个与基频轴联动的虚拟基频轴，共五轴联动，还有一个独立数控轴。滚刀在垂直进给的同时，还沿着自身轴线连续移动，实现滚刀节线上啮合点固定或匀速移动，公开了联动数学模型。本发明使滚切啮合点限制在滚刀工作范围内，扩大了机床工艺范围；进一步，还可充分利用滚刀的全部刀刃，均匀分配刀齿磨损，提高刀具耐用度，并可提高工件齿廓形状精度和表面粗糙度；独立数控轴自动调整滚刀安装角，相对机械结构而言自动化程度、调整精度更高。本发明可用于节曲线非内凹的非圆直/斜齿轮、椭圆类直/斜齿轮的数控滚齿加工。
文档编号B23F15/02GK102922049SQ201210399939
公开日2013年2月13日 申请日期2012年10月19日 优先权日2012年10月19日
发明者刘有余, 余鹏程 申请人:安徽工程大学