一种插齿机的螺旋导轨计算和控制方法与流程

1.本发明属于电动自行车控制技术领域，具体涉及一种插齿机的螺旋导轨计算和控制方法。


背景技术：

2.目前，市场上的插齿机只能加工直齿齿轮，加工带螺旋角齿轮时需增加专用的机械螺旋导轨附件，该附件精度要求高，制造复杂，一般只有主机厂家才具备设计加工的能力，且一套导轨附件只能适应对应的螺旋角齿轮，不同螺旋角齿轮会相应增加不同的机械螺旋导轨附件，增加齿轮生产企业的成本。而采用电子预先计算并通过伺服程序去实现机械螺旋导轨的动作从而实现插齿机加工任意螺旋角齿轮的应用在国内还处于起步阶段，技术不够成熟，应用不广泛。


技术实现要素：

3.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种插齿机的螺旋导轨计算和控制方法，在分析插齿机主运动即曲柄连杆滑块机构原理基础上，获得插齿刀具的位移公式，进而建立插螺旋角齿轮时刀具在不同切削位置时的旋转角度计算方法，通过机床电脑直接计算出各轴相关的位置关系，然后通过伺服轴控制实现螺旋角齿轮的加工。
4.本发明采用以下技术方案：
5.一种插齿机的螺旋导轨计算和控制方法，包括以下步骤：
6.步骤1、对插齿机主运动进行动力学分析，建立插齿切削时刀具位移相对主运动不同转角θ
主
时的移位f(θ
主
)，
[0007][0008]
上式中a为曲柄的偏心量，c为连杆的长度；
[0009]
步骤2、插齿机加工齿轮原理可看成是一对相互啮合的齿轮做啮合运动。则刀具转动角度θ
刀
与工作转动角度θ
工
的关系为：
[0010][0011]
上式中为z
刀
刀具齿数，z
工
为工件齿数
[0012]
步骤3、插齿机加工螺旋角齿轮时，刀具和工件在做啮合运动的过程中会增加一个附加转动，建立刀具在位移f(θ
主
)时的转角f(θ):
[0013][0014]
上式中d为刀具导程
[0015]
步骤4、加工螺旋角齿轮时，刀具切削过程中通过在刀具旋转轴上增加附加的螺旋导轨动作，建立插齿加工时每一次切削动作即(θ
主
∈[0，2π])中主运动电机θ
主
、刀具旋转电机θ
刀
、工件旋转电机θ
工
三者之间的关系，当插齿加工时各种参数确定后，电脑计算出各等分处的三个旋转轴相互旋转的角度值，采用伺服电机控制实现任插削任意螺旋角齿轮的加工。如图2，螺旋齿切削示意图
[0016][0017]
刀具旋转电机θ
刀
[0018][0019][0020]
上式中：当刀具旋转方向与刀具附加旋转方向相同时取上面的“+”，反之取
“‑”
。
附图说明
[0021]
图1为本发明的插齿机刀具位移示意图；
[0022]
图2为本发明的螺旋齿切削示意图。
具体实施方式
[0023]
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：
[0024]
请参阅图1、图2，本发明提供了一种插齿机的螺旋导轨计算和控制方法，一种插齿机的螺旋导轨计算和控制方法，包括以下步骤：
[0025]
步骤1、对插齿机主运动进行动力学分析，建立插齿切削时刀具位移相对主运动不同转角θ
主
时的移位f(θ
主
)，
[0026][0027]
上式中a为曲柄的偏心量，c为连杆的长度；
[0028]
步骤2、插齿机加工齿轮原理可看成是一对相互啮合的齿轮做啮合运动。则刀具转动角度θ
刀
与工作转动角度θ
工
的关系为：
[0029][0030]
上式中为z
刀
刀具齿数，z
工
为工件齿数
[0031]
步骤3、插齿机加工螺旋角齿轮时，刀具和工件在做啮合运动的过程中会增加一个附加转动，建立刀具在位移f(θ
主
)时的转角f(θ):
[0032][0033]
上式中d为刀具导程
[0034]
步骤4、加工螺旋角齿轮时，刀具切削过程中通过在刀具旋转轴上增加附加的螺旋导轨动作，建立插齿加工时每一次切削动作即(θ
主
∈[0，2π])中主运动电机θ
主
、刀具旋转电机θ
刀
、工件旋转电机θ
工
三者之间的关系，当插齿加工时各种参数确定后，电脑计算出各等分处的三个旋转轴相互旋转的角度值，采用伺服电机控制实现任插削任意螺旋角齿轮的加工。如图2，螺旋齿切削示意图
[0035][0036]
刀具旋转电机θ
刀
[0037][0038][0039]
上式中：当刀具旋转方向与刀具附加旋转方向相同时取上面的“+”，反之取
“‑”
。
[0040]
具体的，我们要加工一种内齿零件，其齿宽55mm，模数2.7，齿数12，螺旋角38度。
[0041]
刀具参数：齿数7，螺旋角38度。
[0042]
插齿机调整基本参数：曲柄偏心32mm，连杆固定长度为283mm。
[0043]
将曲柄从0度到180度分成180等分即按1度进行递增，即θ
主
为：
[0044][0045]
则刀具的切削位移对应计算f(θ
主
)值为：
[0046][0047]
刀具导程由刀具参数计算得：96.443mm
[0048]
刀具在不同位移值时的附加转角值为：
[0049][0050]
给定工作台在每一次切削时的固定旋转角度，并将其分成180等分，如下θ
工
；
[0051][0052]
当主运动电机转角θ
主
，工作台电机转角θ
工
，对应刀架电机转角θ
刀
为
[0053]
[0054][0055]
如上预先计算三个伺服电机对应的角度值，然后通过程序控制三个伺服电机按对应的角度进行旋转，则可以达到切削例中内螺旋齿能的目的。
[0056]
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。