一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床及其加工方法

本发明涉及环面蜗杆加工，尤其是涉及一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床及其加工方法。

背景技术：

1、与圆柱蜗杆传动相比，环面蜗杆传动具备承载能力强、体积小、传动效率高等优势，目前普遍应用于高速重载的场合。但是，因为其特殊的双线接触方式，对于环面蜗杆副的啮合质量要求较高，需要改变蜗杆齿面的结构以优化接触区，从而提高其宏观啮合质量。因此，在生产环面蜗杆时往往需要对其进行齿面修形。

2、中国专利cn102310347a提出了一种双锥面二次包络环面蜗杆七轴数控磨削设备，该方案通过七轴联动的方式完成对环面蜗杆的加工，且配备有砂轮修整器，解决了砂轮磨头易磨损需要多次更换并重新对刀的问题。但是其砂轮角度控制器调整的是砂轮的产形面倾角β，目的仅仅是为了加工不同头数的环面蜗杆，这种七轴数控磨削设备无法进行刀座的角度控制，因此无法实现蜗杆螺旋面的角修形加工。中国专利cn101745703b则提出了一种角修正型双圆环面二次包络环面蜗杆副的制造方法，其刀座需要实现螺旋运动，且并未给出加工角修形环面蜗杆的具体实现手段。

3、目前在环面蜗杆加工领域，机床大多通过改变纵向进给来使中心距改变，从而实现中心距修形；通过改变工件转速与磨削砂轮的转速控制传动比实现传动比变位，以达到传动比修形的目的。可以说，现有技术对于带有角修形的环面蜗杆专用加工机床的研究还存在空白，无法高效、可靠地实现角修形环面蜗杆的加工制造。

技术实现思路

1、本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床及其加工方法，能够有效提升加工效率，同时能够确保加工的精准可靠性。

2、本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，包括机床本体，所述机床本体上设置可水平移动的对刀模块，所述对刀模块连接有可旋转运动及上下移动的刀座模块，所述刀座模块连接有可前后移动及翻转运动的砂轮模块，所述机床本体上还设置有用于夹装蜗杆毛坯的夹持模块，所述砂轮模块设置在蜗杆毛坯的侧面，所述刀座模块沿螺旋路径运动实现对蜗杆毛坯的角修形加工。

3、进一步地，所述对刀模块包括设置在机床本体底部的水平导轨，所述水平导轨上安装有水平溜板，所述刀座模块滑动连接于水平溜板的上方。

4、进一步地，所述水平溜板顶部两侧设置有用于连接刀座模块的溜板导轨。

5、进一步地，所述刀座模块包括中心定位滑台，所述中心定位滑台嵌设安装有可旋转的转轴，通过控制转轴的旋转，以调整刀座回转轴线与蜗杆轴线的夹角；

6、所述转轴连接有可上下移动的回转工作台，用于实现砂轮模块在加工环面蜗杆时修形参数的调整。

7、进一步地，所述回转工作台的底部连接有升降装置。

8、进一步地，所述砂轮模块包括连接于回转工作台顶部的纵向溜板，所述纵向溜板上安装有与砂轮连接的连接筒，通过转动连接筒来调整砂轮倾角。

9、进一步地，所述连接筒的两端分别连接有磨头以及用于驱动砂轮的电机。

10、进一步地，所述夹持模块包括相对设置且间距可调的尾座和主轴箱，所述尾座连接有顶针，所述顶针与主轴箱之间夹装有蜗杆毛坯。

11、进一步地，所述尾座连接有轴向溜板，所述轴向溜板安装在轴向导轨上，所述轴向导轨设置于机床本体的顶部。

12、进一步地，所述尾座的一端连接有调整手柄，用于调整尾座与主轴箱之间的间距。

13、一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床的加工方法，包括以下步骤：

14、s1、利用夹持模块将蜗杆毛坯夹装在机床本体的相应位置并发生回转运动；

15、s2、控制对刀模块移动至蜗杆毛坯的侧面位置，控制刀座模块移动靠近蜗杆毛坯；

16、s3、根据设定的轴线偏转角δ∑，控制刀座模块内转轴发生旋转，以对应改变刀座回转轴线与蜗杆轴线的夹角；

17、控制刀座模块内连接筒发生转动，以调整砂轮倾角β，用以加工不同头数的环面蜗杆；

18、根据蜗杆毛坯转角φ，控制刀座模块内回转工作台的高度δd，以调整砂轮在加工环面蜗杆时修形参数pd＝δd/φ，使得刀座沿螺旋路径运动实现环面蜗杆的角修形加工。

19、与现有技术相比，本发明具有以下优点：

20、一、本发明通过在机床本体上设置可水平移动的对刀模块，将对刀模块连接有可旋转运动及上下移动的刀座模块、刀座模块连接有可前后移动及翻转运动的砂轮模块，并在机床本体设置有用于夹装蜗杆毛坯的夹持模块。由此通过控制调整对刀模块、刀座模块、砂轮模块的工作状态，即可使得刀座模块沿螺旋路径运动实现对蜗杆毛坯的角修形加工，能够有效提升加工效率，确保加工精度、改善蜗杆副的啮合质量。

21、二、本发明以轴线偏转角δ∑来控制转轴旋转，使刀座偏移到相应的加工位置，达到角修形的目的，转轴上还连接安装有可上下升降的回转工作台，通过实时调节回转工作台上的刀座高度，实现砂轮在加工环面蜗杆时修形参数pd的调整，此外，还通过连接筒的转动来实现砂轮倾角β的调整，用以加工不同头数的环面蜗杆。由此能够充分确保加工过程的自动、高效及准确性。

22、三、本发明在夹持模块设计相对设置且间距可调的尾座和主轴箱，将尾座连接有顶针，在顶针与主轴箱之间夹装蜗杆毛坯，从而能够稳定夹装不同尺寸的待加工蜗杆毛坯。

技术特征：

1.一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，其特征在于，包括机床本体(1)，所述机床本体(1)上设置可水平移动的对刀模块，所述对刀模块连接有可旋转运动及上下移动的刀座模块，所述刀座模块连接有可前后移动及翻转运动的砂轮模块，所述机床本体(1)上还设置有用于夹装蜗杆毛坯的夹持模块，所述砂轮模块设置在蜗杆毛坯的侧面，所述刀座模块沿螺旋路径运动实现对蜗杆毛坯的角修形加工。

2.根据权利要求1所述的一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，其特征在于，所述对刀模块包括设置在机床本体(1)底部的水平导轨(2)，所述水平导轨(2)上安装有水平溜板(3)，所述刀座模块滑动连接于水平溜板(3)的上方。

3.根据权利要求2所述的一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，其特征在于，所述水平溜板(3)顶部两侧设置有用于连接刀座模块的溜板导轨。

4.根据权利要求1所述的一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，其特征在于，所述刀座模块包括中心定位滑台(4)，所述中心定位滑台(4)上嵌设安装有转轴(5)，通过控制转轴(5)的旋转，以调整刀座回转轴线与蜗杆轴线的夹角；

5.根据权利要求4所述的一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，其特征在于，所述回转工作台(7)的底部连接有升降装置(6)。

6.根据权利要求4所述的一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，其特征在于，所述砂轮模块包括连接于回转工作台(7)顶部的纵向溜板(8)，所述纵向溜板(8)上安装有与砂轮连接的连接筒(11)，通过转动连接筒(11)来调整砂轮倾角，所述连接筒(11)的两端分别连接有磨头(10)以及用于驱动砂轮的电机(12)。

7.根据权利要求1所述的一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，其特征在于，所述夹持模块包括相对设置且间距可调的尾座(14)和主轴箱(9)，所述尾座(14)连接有顶针(13)，所述顶针(13)与主轴箱(9)之间夹装有蜗杆毛坯。

8.根据权利要求7所述的一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，其特征在于，所述尾座(14)连接有轴向溜板(17)，所述轴向溜板(17)安装在轴向导轨(16)上，所述轴向导轨(16)设置于机床本体(1)的顶部。

9.根据权利要求7所述的一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床，其特征在于，所述尾座(14)的一端连接有调整手柄(15)，用于调整尾座(14)与主轴箱(9)之间的间距。

10.一种应用如权利要求6所述加工角修形环面蜗杆的转轴式机床的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

技术总结
本发明涉及一种加工角修形环面蜗杆的转轴式机床及其加工方法，该转轴式机床包括机床本体，机床本体上设置可水平移动的对刀模块，对刀模块连接有可旋转运动及上下移动的刀座模块，刀座模块连接有可前后移动及翻转运动的砂轮模块，机床本体上还设置有用于夹装蜗杆毛坯的夹持模块，砂轮模块设置在蜗杆毛坯的侧面，刀座模块沿螺旋路径运动实现对蜗杆毛坯的角修形加工。与现有技术相比，本发明以轴线偏转角Δ∑来控制转轴发生旋转、改变刀座回转轴线与蜗杆轴线的夹角，能实现砂轮在加工环面蜗杆时修形参数p<subgt;d</subgt;的调整，使刀座沿螺旋路径运动实现环面蜗杆的角修形加工，还能实现砂轮倾角β的调整，从而有效提升加工效率，同时确保加工的精准可靠性。

技术研发人员：杨杰,赵康,李玉鹏,滕兵,张超,陈家荣
受保护的技术使用者：上海工程技术大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15