专利名称：一种齿坯恒极角速度非圆斜齿轮滚切方法
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极角速度非圆齿轮滚切方法。
背景技术：
非圆齿轮与其它能得到非匀速比的机构相比，综合了圆齿轮和凸轮机构的优点，易于实现变速传动，可按运动要求进行精确的设计和制造，运动精度高，与其它机构组合还可实现摆动、振荡及间歇等各种复杂运动。非圆齿轮的制造有特种制造、滚齿、插齿、铣齿等方法。特种制造包括数控线切割、粉末冶金，及精密铸造等方法，这些方法或效率低下，或需要模具，批量生产中较少采用。铣齿一般应用于大模数齿轮制造。插、滚等传统制造技术仍为非圆齿轮制造之首选，采用数控系统，这些方法制造非圆直齿轮业已实现，但对非圆斜齿轮制造还停留在研究阶段。 滚齿是一种高效加工非圆齿的方法，《兰州理工大学》的《非圆斜齿轮滚切加工的联动控制模型》一文对非圆斜齿轮滚刀恒转速五轴五联动方案进行了研究；中国专利CN101244474A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。由于联动方程中需要数值积分法及数值解方程，增加了 CNC运算工作量，难以实现高速滚切。
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，提出一种齿坯恒极角速度非圆齿轮滚切方法，实现滚刀安装角的自动调整，并基于齿坯恒极角速度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。本发明的齿坯恒极角速度非圆齿轮滚切方法，包括滚刀或工作台沿Y轴向移动、滚刀或工作台沿X轴向移动、滚刀或工作台沿Z轴向移动、滚刀绕B轴旋转运动、工作台绕C轴旋转运动；还包括如下内容。(I)齿坯端面内，采用齿坯恒极角速度方法，即齿坯相对于机床作等极角速度运动，其余轴相对其联动，计算过程简单；
(2)调整滚刀安装角A轴的转动，A轴采用独立数控轴，根据滚切齿轮螺旋角预先以数控方式调整滚刀安装角，滚制过程中滚刀安装角固定不变，实现了安装角自动调整，精度更闻。所述的齿坯恒极角速度非圆齿轮滚切方法，可实现五轴四联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮；齿坯极角速度恒定，工作台转速A、齿坯端面内Y轴速度士、滚刀转速咚相对按展成运动与1联动；齿坯轴面内Z轴速度Vs相对￠)按线性联动。所述的齿坯恒极角速度非圆齿轮滚切方法，可实现六轴五联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮；齿还极角速度GJ恒定，工作台转速、齿还端面内Y轴速度1齿还端面内X轴速
度I、滚刀转速崎相对A按展成运动与 >联动；齿坯轴面内Z轴速度V2相对按线性联动。本发明的有益效果是本发明的齿坯恒极角速度非圆齿轮滚切方法，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；采用齿坯恒极角速度方法，以齿坯极角速度作为基准频率，其余轴在CNC内部按模型对其联动，无需检测元件，减少误差来源；另外，本发明计算过程简单，CNC运算速度和精度都大为提闻。
· 图I为本发明齿坯恒极角速度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，示意了本发明齿坯恒极角速度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，自动调整滚刀安装角。滚切非圆
直齿轮时，滚刀的安装角只取决于滚刀的螺旋升角I，且5 \ ;滚切非圆斜齿轮时，滚刀的安装角。取决于滚刀的螺旋升角奐和被加工齿轮102的螺旋角4，滚刀与齿轮螺旋线旋向一致时)=- 4，滚刀与齿轮螺旋线旋向相反时,J = ·4 + .4。齿还端面内，齿还102极角速度Cf恒定,工作台转速％、滚刀转速aI与 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'与m联动，参见附图2，起始时，齿坯转角v =0，节
曲线202极角P =90°，某一时刻，滚刀旋转形成的齿条201在端面内位移为/,齿坯节曲线202转过的弧长AP等于与之纯滚动的滚刀节线201长度s。齿坯轴面内，滚刀或工作台有V2运动，从而滚切全齿。为保证齿面沿轴线精度均匀，&与&线性联动；对非圆斜齿轮，根据齿面Z轴位置，确定滚刀附加回转运动。基于上述方法，根据微分几何原理，建立五轴四联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮联动方程为如下。
权利要求
1.一种齿坯恒极角速度非圆齿轮滚切方法，包括滚刀或工作台沿Y轴向移动、滚刀或工作台沿X轴向移动、滚刀或工作台沿Z轴向移动、滚刀绕B轴旋转运动、工作台绕C轴旋转运动，其特征在于 (1)齿坯端面内，采用齿坯恒极角速度方法，即齿坯相对于机床作等极角速度运动，其余轴相对其联动； (2)还包括调整滚刀安装角A轴的转动，A轴采用独立数控轴，根据滚切齿轮螺旋角预先以数控方式调整滚刀安装角，滚制过程中滚刀安装角固定不变。
2.根据权利要求I所述的齿坯恒极角速度非圆齿轮滚切方法，可实现五轴四联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮，其特征在于齿坯极角速度⑦〖亘定，工作台转速％、齿坯端面内Y轴速度'、滚刀转速碑相对A按展成运动与，联动；齿坯轴面内Z轴速度V3相对C按线性联动。
3.根据权利要求I所述的齿坯恒极角速度非圆齿轮滚切方法，可实现六轴五联动滚切非圆直齿轮或斜齿轮，其特征在于齿还极角速度￡ 恒定，工作台转速 e、齿还端面内Y轴速度\齿坯端面内X轴速度Vx、滚刀转速叫相对吨按展成运动与 > 联动；齿坯轴面内Z轴速度Vz相对ω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极角速度非圆齿轮滚切方法。该方法有五轴四联动方案和六轴五联动方案。五轴四联动方案中四联动为齿坯极角速度恒定，工作台转速、Y轴速度及滚刀转速相对工作台转速展成联动；Z轴速度相对工作台转速按线性联动。六轴五联动方案中五联动为齿坯极角速度恒定，工作台转速、Y轴速度、X轴速度及滚刀转速相对工作台转速展成联动；Z轴速度相对工作台转速按线性联动。本发明以齿坯极角速度作为基准频率，其余轴在CNC内部按模型对其联动，无需检测元件，减少误差来源；另外，本发明计算过程简单，速度和精度都大为提高。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B23F15/02GK102922051SQ20121039995
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