专利名称：一种自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法
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，涉及一种带有自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法。
背景技术：
非圆齿轮综合了圆齿轮和凸轮机构的优点，能准确地以连续变速比传递较大的动力，在工程机械、机床、汽车、航空航天等领域都有应用。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。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》一文对非圆斜齿轮滚刀恒转速四轴四联动、滚刀恒转速五轴五联动方案进行了研究；中国专利CN200810035148. 3公开了非圆斜齿轮滚刀恒转速四轴四联动、滚刀恒转速五轴五联动方案的实现方法，但没有涉及具体的控制方法，难以工程应用。另外，现有滚切方法中滚刀安装角不能自动调整。在滚刀恒转速方法中，滚刀转速恒定，工件相对于滚刀作等弧长运动。此方法中，采用检测元件检测滚刀转速，作为基准频率，其余轴相对其联动。由于滚刀转速较高，对检测元件要求较高，且极易产生误差。
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，提出一种自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法，实现滚刀安装角的自动调整，并基于齿坯恒转速控制四轴或五轴联动实现展成运动，滚切非圆直齿轮或斜齿轮。本发明的目的是通过下述技术方案实现的。本发明的自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法，包括滚刀或齿坯沿Y轴向移动、滚刀或齿坯沿X轴向移动、滚刀或齿坯沿Z轴向移动、滚刀绕B轴旋转运动、齿坯绕C轴旋转运动；另外，还包括以下内容
(1)滚刀安装角调整轴A轴，所述A轴采用独立数控轴，根据滚切齿轮螺旋角预先电控调整滚刀安装角，滚制过程中固定不变；
(2)齿坯端面内，采用齿坯恒转速方法，即齿坯相对于机床作等转角运动，检测元件检测齿坯转速作为基准频率，其余轴相对其联动。所述的自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法，可实现五轴四联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮，方法为齿坯转速
c恒定，齿坯端面内Y轴速度、滚刀转速呌相对％按展成运动联动；齿坯轴面内Z轴速度Vz相对Ote按线性联动。所述的自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法，可实现六轴五联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮，方法为齿还转速巧恒定，齿还端面内Y轴速度\、齿还端面内X轴
速度I滚刀转速畔相对A按展成运动联动；齿坯轴面内Z轴速度V2相对A按线性联动。本发明的有益效果是本发明的自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法，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，工人劳动强度更低；采用齿坯恒转速方法，检测元件检测齿坯转速作为基准频率，其余轴相对其联动，由于齿坯转速较低，对检测元件要求较低，且检测精度较高。
图I为本发明自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法示意 图2为本发明五轴四联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮齿坯端面示意 图3为本发明五轴四联动滚切非圆直齿轮刀位轨迹 图4为本发明五轴四联动滚切非圆斜齿轮刀位轨迹 图5为本发明六轴五联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮齿坯端面示意 图6为本发明六轴五联动滚切非圆直齿轮刀位轨迹 图7为本发明六轴五联动滚切非圆斜齿轮刀位轨迹图。
具体实施例方式 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。实施例一
参见附图1，示意了本发明自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法各轴联动关系。独立数控轴A轴由步进电机带动，能带动滚刀101在竖直面内旋转，自动调整滚刀
101安装角。滚切非圆直齿轮时，滚刀101的安装角 只取决于滚刀101的螺旋升角急，且δ = Λ ;滚切非圆斜齿轮时，滚刀101的安装角7取决于滚刀101的螺旋升角矣和被加工齿轮102的螺旋角A，滚刀101与齿轮102螺旋线旋向一致时5 = Λ - 4，滚刀101与齿轮102螺旋线旋向相反时(5 = Λ 4 .齿坯102端面内，齿坯102转速匡定，滚刀101回转运动％与之严格联动，构成产生渐开线的展成运动；为保证滚切过程中滚刀节线与齿轮节曲线实时相切并保持纯滚动，齿坯102端面内Y轴速度I与4联动，参见附图2，起始时，齿坯转角4 =0，节曲线201
极角4 =0，某一时刻，滚刀旋转形成的齿条在端面内位移力齿坯节曲线Ζ02转过的弧长AP等于与之纯滚动的滚刀节线201长度s。齿还102轴面内，滚刀101或齿还102有&运动，从而滚切全齿。为保证齿面沿轴线精度均匀，Vz与 c线性联动；对非圆斜齿轮，根据齿面Z轴位置，确定滚刀101附加回转运动。基于上述方法，根据微分几何原理，推导出五轴四联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮联动方程如下。
权利要求
1.一种自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法，包括滚刀或齿坯沿Y轴向移动、滚刀或齿坯沿X轴向移动、滚刀或齿坯沿Z轴向移动、滚刀绕B轴旋转运动、齿坯绕C轴旋转运动；其特征在于 (1)还包括滚刀安装角调整轴A轴，所述A轴采用独立数控轴，根据滚切齿轮螺旋角预先电控调整滚刀安装角，滚制过程中固定不变； (2)齿坯端面内，采用齿坯恒转速方法，即齿坯相对于机床作等转角运动，检测元件检测齿坯转速作为基准频率，其余轴相对其联动。
2.根据权利要求I所述的自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法，可实现五轴四联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮，其特征在于齿坯转速%恒定，齿坯轴面内Y轴速度Vy、滚刀转速 b相对礼按展成运动联动；齿坯轴面内Z轴速度I相对1按线性联动。
3.根据权利要求I所述的自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法，可实现六轴五联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮，其特征在于齿坯转速A恒定，齿坯轴面内Y轴速度飞齿坯轴面内X轴速度',、滚刀转速叫相对f按展成运动联动；齿坯轴面内Z轴速度I相对巧按线性联动。
全文摘要
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，涉及一种带有自动调整安装角的齿坯恒转速非圆齿轮滚切方法。该方法有五轴四联动方案和六轴五联动方案，其中独立数控轴能够自动调整滚刀安装角，自动化程度及调整精度更高。五轴四联动方案中四联动为齿坯转速恒定，Y轴速度及滚刀转速相对齿坯转速展成联动；Z轴速度相对齿坯转速按线性联动。六轴五联动方案中五联动为齿坯转速恒定，Y轴速度、X轴速度及滚刀转速相对齿坯转速展成联动；Z轴速度相对齿坯转速按线性联动。作为基准频率的齿坯恒转速较低，对检测元件要求较低，且检测精度较高。本发明可用于非圆直/斜齿轮、椭圆类直/斜齿轮的数控滚齿加工。
文档编号B23F15/02GK102922050SQ20121039994
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