一种平面二次包络蜗杆加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种平面二次包络蜗杆加工方法，属于机械加工领域。
【背景技术】
[0002]以平面为母面，通过空间包络运动形成平面包络环面蜗杆，再以蜗杆齿面为母面，经过第二次包络就可以形成蜗轮，把这两次包络形成的蜗杆和蜗轮相配，就形成了平面二次包络环面蜗杆传动。平面二次包络环面蜗杆传动，具有较高的工作强度和较长的工作寿命，广泛应用于冶金、造船、石油、军事、工程机械和精密机械等领域得到了广泛的应用。目前传统的包络法加工蜗杆在精度上存在无法解决的缺陷，主要表现为:蜗杆齿形加工不均匀，经常会出现各种缺陷。
[0003]众所周知，平面二次包络蜗杆传动与圆柱蜗杆传动相比较，具有以下优点:传动时候接触齿数多，使每一接触点的载荷较小，传动时润滑条件好，齿面接触应力小。所以环面蜗杆传动的承载力大，传动效率高。
[0004]目前，国内对于环面蜗杆的磨削加工的原理靠调整机床回转工作台的距离来适应不同中心距离的蜗杆，使得机床运动层面多，对机床的精度有更高的要求，且目前普遍存在的问题还有加工效率不高。例如中国专利CN104139219A公开了一种平面包络环面蜗杆五轴联动砂轮磨削加工方法，采用的加工机床是五轴联动数控机床，五轴联动数控机床的结构是单摆头单转台结构，包括X轴、Y轴、Z轴、旋转轴A、旋转轴B五个轴，磨削主轴装在旋转轴B轴上，砂轮磨削工作面是平面，砂轮跟随旋转轴B轴摆动，工件蜗杆轴线与旋转轴A轴轴线重合，随旋转轴A轴旋转，其特征是，按照平面包络环面蜗杆的成型原理，通过机床五轴联动，使得砂轮磨削平面与虚拟齿轮的齿面重合，并绕虚拟齿轮旋转轴线旋转，同时工件蜗杆绕自身轴线旋转，两者的旋转速度和方向通过蜗杆副的旋向和传动比确定，虚拟齿轮轴线与工件蜗杆轴线距离等于蜗杆副中心距，从而利用砂轮平面包络磨削出平面包络环面蜗杆齿面。具有提高平面包络环面蜗杆的磨削范围和磨削精度的优点，缺点是磨削精度提高不大，计算过程复杂，加工时间太长。
【发明内容】
[0005]本发明的目的在于针对现有技术中的不足，提供一种平面二次包络蜗杆加工方法，解决了现有技术中改装机床加工精度较差，加工时间太长的难题，产品精度大大的提闻，减少了装配的工时，提闻了蜗杆承载力，使之传动效率得到大大提闻。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为:一种平面二次包络蜗杆加工方法，首先根据零件材料和结构选择合适的侧铣刀具，随后根据选择的侧铣刀具确定侧铣加工工艺参数，接着五轴联动粗加工蜗杆，然后对粗加工后的蜗杆进行淬火热处理，最后五轴联动精加工蜗杆，其创新点在于:所述五轴联动粗加工蜗杆之后增加五轴联动半精加工蜗杆步骤，形成粗加工、半精加工、精加工的三级加工方法；所述五轴联动半精加工蜗杆步骤包括淬火热处理前半精加工和淬火热处理后半精加工。
[0007]进一步的，所述淬火热处理前半精加工为:选择前半精加工刀具，将刀具沿着二次包络蜗杆的齿面相切平行的方向向下作为切刀点，进刀加工，一刀成型，控制进刀参数S8000、F1500，深度切入标准为一刀到底留余量0.4MM。
[0008]进一步的，所述淬火热处理后半精加工为:选择后半精加工刀具，将刀具沿着二次包络蜗杆的齿面相切平行的方向向下作为切刀点，进行进刀加工，一刀成型，控制进刀参数S8000、F2000，深度切入标准为一刀到底留余量0.2MM。
[0009]进一步的，所述五轴联动粗加工蜗杆为:选择粗加工刀具，从二次包络蜗杆的齿顶圆向齿根圆的法向位置作为切刀点，单次来回向齿根圆的法向位置进刀加工，控制进刀参数S6500、F2500,每刀加工深度为1.5丽?2丽，留余量为0.5?0.6丽。
[0010]进一步的，所述五轴联动精加工蜗杆包括精加工齿面和精加工齿根面。
[0011]进一步的,所述精加工齿面为:选择精加工齿面刀具，从二次包络蜗杆的齿根圆底面沿着齿面相切方向作为刀切点，进行进刀加工，一刀成型，控制进刀参数S8000、F1200，深度切入标准为一刀到底，留余量O。
[0012]进一步的,所述精加工齿根面为:选择精加工齿面刀具，从二次包络蜗杆的齿根圆底面沿着齿面相切方向作为刀切点，进行进刀加工，一刀成型，控制进刀参数S8000、F1200，步距为0.2?(λ 3MM。
[0013]本发明的有益效果如下:
(I)本发明平面二次包络蜗杆加工方法，解决了现有技术中改装机床加工精度较差，力口工时间太长的难题，广品精度大大的提闻，减少了装配的工时，提闻了蜗杆承载力，使之传动效率得到大大提闻，同时也提闻锁紧块的使用寿命。
[0014](2)本发明通过采用三级加工技术攻克平面二次包络蜗杆加工中心加工的技术难点，达到国内领先水平，大大提高产品的精度，精度由原来的±0.1丽提高到±0.01丽，进而提高了蜗杆和蜗轮的装配精度，使设备寿命延长百分之三十。
[0015](3 )本发明粗加工时，刀具二次包络蜗杆齿顶圆向齿根圆法向单次来回向齿根圆的垂直如法向进刀加工，每刀加工深度1.5MM-2MM,进给F2500，没有了多余的刀路和提高了每刀吃刀量减少了加工时间。
[0016](4)本发明前半精加工时，刀具沿着二次包络蜗齿面相切平行如齿面向下进刀加工，一刀成型，进给F1500，保证了二次包络蜗齿面的余量的上下和齿根圆的相同，保证了在热处理时的渗碳深度相同。
[0017](5)本发明精加工时，刀具二次包络蜗杆齿根圆底面沿着齿面相切一刀加工保证了二次包络蜗杆精度，齿面的精度可以达到0.01MM，进给F1200，精加工刀具垂直齿根圆法向进行加工，保证了二次包络蜗杆齿根圆和蜗轮的齿顶圆的间隙达到设计要求。
【具体实施方式】
[0018]下面结合具体实施例对本发明的技术方案作详细说明。
[0019]实施例1
1、根据零件材料和结构选择合适的刀具；
本实施例中加工材料为ASTM4340，经调质淬火后具有较高的表面硬度及耐磨性，待加工蜗杆的齿槽成形，因而选用立铣刀进行加工； 本实施例中的平面二次包络环面蜗杆传动的参数是:传动比是15，蜗杆头数是4，中心距是203.2mm,蜗轮模数是5.524。蜗杆齿形参数是:齿槽底部宽度6mm，齿高9.2mm,齿形角23.095°。因此选用的，侧刃长是20mm。
[0020]2、根据选择的侧铣刀具确定侧铣加工工艺参数:
切深应为10mm，进给F1500mm/min，粗加工时的主轴转速采用4500r/min，细加工时的主轴转速采用8000r/min。
[0021]3、五轴联动粗加工蜗杆:
选择粗加工刀具，从二次包络蜗杆的齿顶圆向齿根圆的法向位置作为切刀点，单次来回向齿根圆的法向位置进刀加工，控制进刀参数S6500、F2500,每刀加工深度为1.5MM,留余量为