環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法
【專利摘要】本發(fā)明是有關于一種環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法，是通過在環(huán)面蝸桿建立平面靜坐標系XOZ，在與環(huán)面蝸桿之間的中心距離為a的并與環(huán)面蝸桿以一定的傳動比對應配合的蝸輪建立平面靜坐標系X0O0Z0，及在設有砂輪的回轉工作臺上建立平面動坐標系X1O1Z1；使回轉工作臺的回轉軸線與O0點重合，使砂輪的磨削面與在平面靜坐標系X0O0Z0中確定的對應于蝸輪的基圓的圓相切；使回轉工作臺繞自身的回轉軸旋轉，由砂輪的磨削面在環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的起始位置和終止位置時的平面動坐標系X1O1Z1的O1點在平面靜坐標系X0O0Z0中的坐標圓弧插補的牽連運動和砂輪的磨削面在平面動坐標系X1O1Z1中繞O1點回轉的相對運動合成環(huán)面蝸桿齒部磨削加工過程中砂輪的磨削面的絕對運動軌跡，完成對環(huán)面蝸桿齒部的加工。
【專利說明】環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)控機床加工領域，特別是涉及一種可以以一般規(guī)格的磨頭實現(xiàn)環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工的方法。
【背景技術】
[0002]目前，在蝸輪蝸桿傳動中圓柱蝸輪蝸桿傳動的應用比較廣泛。圓柱蝸輪蝸桿傳動的傳動比大，并且具有自鎖性，其缺點是輪齒接觸的重合度小于2，磨擦系數(shù)大，因此圓柱蝸輪蝸桿傳動的傳動效率低，壽命短。環(huán)面蝸輪蝸桿傳動不僅具有圓柱蝸輪蝸桿傳動的優(yōu)點，還由于其蝸桿是以環(huán)面包圍蝸輪，并且蝸桿包圍蝸輪的齒數(shù)一般為蝸輪齒數(shù)的十分之一，因此在相同體積的條件下，環(huán)面蝸輪蝸桿傳動的承載能力要比圓柱蝸輪蝸桿傳動大得多。并且環(huán)面蝸輪蝸桿傳動還易于在輪齒表面建立動壓油膜，因此環(huán)面蝸輪蝸桿傳動的摩擦系數(shù)小，傳動效率高，節(jié)省能源。同時，環(huán)面蝸輪蝸桿傳動還具有可磨削性，能達到DIN標準三級，齒面粗糙度優(yōu)于Ra0.4。而且環(huán)面蝸輪蝸桿傳動還具有運行平穩(wěn)、噪音低、壽命長等優(yōu)點。另外，由于環(huán)面蝸輪蝸桿傳動同時接觸的齒數(shù)多，用于分度時，可平均誤差，因此在同等機床加工條件下，可提高尺寸精度。但是由于環(huán)面蝸桿的加工比較復雜，所以環(huán)面蝸輪蝸桿傳動的應用比較少。
[0003]目前，環(huán)面蝸桿的齒部主要是在滾齒機或者改裝的車床上磨削加工而成。由于蝸輪蝸桿傳動屬于交錯軸傳動，蝸輪和蝸桿齒面接觸時相對滑移速度比較大，為了降低齒面間的摩擦，蝸桿齒面必須具有良好的光潔度和硬度，因此在磨削加工后還要對蝸桿齒面進行淬火和精磨處理。在磨削加工時，蝸桿繞自身軸線作回轉運動，磨頭放在距離蝸桿軸線一定距離的回轉工作臺上，繞工作臺的軸線按照一定的傳動比進行磨削加工。在環(huán)面蝸輪蝸桿傳動具有小中心距時，其環(huán)面蝸桿的加工，為了保證安裝在磨頭的回轉盤上的砂輪回轉軸的剛性，砂輪回轉軸不能太細，如果使用小的砂輪，那么加工時工件容易與砂輪回轉軸和夾持裝置發(fā)生干涉，從而撞壞工件；或者磨削深度達不到齒面深度的要求，致使無法加工。所以用于具有小中心距的環(huán)面蝸輪蝸桿傳動的蝸桿的磨削加工的砂輪要選直徑大一些的，這樣磨頭的結構尺寸也會比較大；另外，如果回轉工作臺受到機床本體的限制，不能做的太大，當加工具有小中心距的環(huán)面蝸輪蝸桿傳動機構的環(huán)面蝸桿時，由于回轉工作臺的尺寸比較小，距離蝸桿回轉軸線的距離比較近，而磨頭的結構尺寸比較大，在回轉工作臺不動的情況下，勢必要通過移動磨頭遠離蝸桿，才能夠保證正常的磨削。這樣會造成磨頭懸空，從而大大降低機床的剛性，影響工件的磨削質量。
[0004]由此可見，上述現(xiàn)有的環(huán)面蝸桿磨削加工方法在方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進一步改進。為了解決上述存在的問題，相關廠商莫不費盡心思來謀求解決之道，但長久以來一直未見適用的設計被發(fā)展完成，而一般方法又沒有適切的方法能夠解決上述問題，此顯然是相關業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設一種新的環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法，使其可以以一般規(guī)格的磨頭實現(xiàn)環(huán)面蝸桿小中心距的磨削加工，實屬當前重要研發(fā)課題之一，亦成為當前業(yè)界極需改進的目標。[0005]有鑒于此，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設計制造多年豐富的實務經(jīng)驗及專業(yè)知識，并配合學理的運用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設一種新的環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法，能夠改進一般現(xiàn)有的環(huán)面蝸桿磨削加工方法，使其更具有實用性。經(jīng)過不斷的研究、設計，并經(jīng)過反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的環(huán)面蝸桿削加工方法存在的缺陷，而提供一種新的環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法，所要解決的技術問題是使其可以在普通的數(shù)控車床上用一般規(guī)格的磨頭就能夠加工具有小中心距的環(huán)面蝸輪蝸桿傳動機構的環(huán)面蝸桿，避免了在加工具有不同中心距的傳動機構的環(huán)面蝸桿時需要換裝不同規(guī)格的磨頭，提高了磨頭的通用性和磨削具有小中心距的環(huán)面蝸輪蝸桿傳動機構的環(huán)面蝸桿的機床的剛性，非常適于實用。
[0007]本發(fā)明的目的及解決其技術問題是采用以下技術方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法，其是以環(huán)面蝸桿所在的回轉軸線為Z軸建立第一平面靜坐標系Χ0Ζ，所述環(huán)面蝸桿繞所述Z軸做旋轉運動；以與所述環(huán)面蝸桿之間的中心距離為a的并與所述環(huán)面蝸桿以一定的傳動比對應配合的蝸輪的回轉軸映射在所述第一平面靜坐標系XOZ中的點為Otl點建立第二平面靜坐標系XciOciZci,并在所述第二平面靜坐標系XtlOciZci中以所述第二平面靜坐標系XciOciZci的Otl點為圓心確定對應于所述蝸輪的基圓的圓(6);其中，所述第二平面靜坐標系XciOciZci的Ztl軸與所述第一平面靜坐標系XOZ的Z軸平行，所述第二平面靜坐標系XciOciZci的Otl點位于所述第一平面靜坐標系XOZ的X軸上，且所述第一平面靜坐標系XOZ的X軸與所述第二平面靜坐標系XciOciZci的Xtl軸方向相同；在設有砂輪的回轉工作臺上建立平面動坐標系X1O1Z1 ;將所述回轉工作臺的設置于所述第二平面靜坐標系XciOciZci中，使所述回轉工作臺的回轉軸線在所述第二平面靜坐標系XciOciZci中映射的點與Otl點重合，使所述砂輪的磨削面在所述第二平面靜坐標系XciOciZci中與對應于所述蝸輪的基圓的圓(6)相切，使在所述環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的起始位置(4)的所述砂輪的磨削面與所述砂輪的回轉軸線(O1M1)的交點位于O1點；其中由所述砂輪的磨削面與對應于所述蝸輪的基圓的圓(6)相切的點(Ap A2)與所述第二平面靜坐標系XciOciZci的Otl點確定與所述砂輪的磨削面垂直的半徑(OtjA1、OtjA2)，所述砂輪的回轉軸線(O1M1、O2M2)與所述半徑(OtjA1、O0A2)平行；使所述回轉工作臺繞所述回轉工作臺的回轉軸旋轉；所述砂輪的磨削面由所述環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的起始位置(4)繞Otl點沿對應于所述蝸輪基圓的圓(6)轉過一定角度(V )到達所述環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的終止位置(5)，由所述砂輪的磨削面在所述起始位置(4)和所述終止位置(5)時所述平面動坐標系X1O1Z1的O1點在所述第二平面靜坐標系XqOqZci中的坐標圓弧插補所述平面動坐標系X1O1Z1的牽連運動和所述砂輪的磨削面在所述平面動坐標系X1O1Z1中繞O1點回轉的相對運動，由所述牽連運動和所述相對運動合成在所述環(huán)面蝸桿齒部磨削加工過程中所述砂輪的磨削面的絕對運動軌跡。
[0008]本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。借由上述技術方案，本發(fā)明環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法至少具有下列優(yōu)點及有益效果:本發(fā)明可以在普通的數(shù)控車床上用一般規(guī)格的磨頭實現(xiàn)對具有小中心距的環(huán)面蝸輪蝸桿傳動機構的環(huán)面蝸桿的磨削加工，避免了在加工具有不同中心距的傳動機構的環(huán)面蝸桿時需要換裝不同規(guī)格的磨頭，提高了磨頭的通用性和磨削具有小中心距的環(huán)面蝸輪蝸桿傳動機構的環(huán)面蝸桿的機床的剛性。
[0009]上述說明僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細說明如下。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0011]為更進一步闡述本發(fā)明為達成預定發(fā)明目的所采取的技術手段及功效，以下結合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法其【具體實施方式】、方法、步驟、特征及其功效，詳細說明如后。
[0012]有關本發(fā)明的前述及其他技術內(nèi)容、特點及功效，在以下配合參考圖式的較佳實施例的詳細說明中將可清楚呈現(xiàn)。通過【具體實施方式】的說明，應當可對本發(fā)明為達成預定目的所采取的技術手段及功效獲得一更加深入且具體的了解，然而所附圖式僅是提供參考與說明之用，并非用來對本發(fā)明加以限制。
[0013]請參閱圖1所示，是本發(fā)明環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法的原理示意圖。本發(fā)明環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法，首先是以環(huán)面蝸桿所在的回轉軸線為Z軸建立平面靜坐標系Χ0Ζ，并使環(huán)面蝸桿繞Z軸做旋轉運動。而以與環(huán)面蝸桿之間的中心距離為a的并與環(huán)面蝸桿以一定的傳動比對應配合的蝸輪的回轉軸映射在平面靜坐標系XOZ中的點為Otl點建立平面靜坐標系XciOciZci,并且在平面靜坐標系XciOciZci中以平面靜坐標系XciOciZci的Otl點為圓心確定對應于該蝸輪的基圓的圓6。其中，平面靜坐標系XtlOciZci的Ztl軸與平面靜坐標系XOZ的Z軸平行，所述平面靜坐標系XciOciZci的Otl點位于平面靜坐標系XOZ的X軸上，且平面靜坐標系XOZ的X軸與平面靜坐標系XciOciZci的Xtl軸方向相同。同時在設有砂輪的回轉工作臺上建立平面動坐標系X1O1Zp
[0014]然后，將回轉工作臺的設置于平面靜坐標系XciOciZci中，使回轉工作臺的回轉軸線在平面靜坐標系XcAlZtl中映射的點與Otl點重合，使砂輪的磨削面在平面靜坐標系XciOciZci中與圓6相切，使在環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的起始位置4的砂輪的磨削面與砂輪的回轉軸線O1M1的交點位于O1點。其中由砂輪的磨削面與圓6相切的點與平面靜坐標系XciOciZci的Otl點確定與砂輪的磨削面垂直的半徑，砂輪的回轉軸線與該半徑平行。
[0015]之后，使回轉工作臺繞回轉工作臺的回轉軸旋轉，砂輪的磨削面由環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的起始位置4繞Otl點沿圓6轉過一定角度識到達環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的終止位置5。如圖1所示，在砂輪的磨削面位于環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的起始位置4時，砂輪的磨削面與圓6相切的點A1與平面靜坐標系XciOciZci的Otl點確定與砂輪的磨削面垂直的半徑0人，砂輪的回轉軸線O1M1與半徑OtjA1平行；在砂輪的磨削面位于環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的終止位置5時，砂輪的磨削面與圓6相切的點A2與平面靜坐標系XciOciZci的Otl點確定與砂輪的磨削面垂直的半徑OtjA2，砂輪的回轉軸線O2M2與半徑OtjA2平行。
[0016]最后，由砂輪的磨削面在起始位置4和終止位置5時平面動坐標系X1O1Z1的O1點在平面靜坐標系XciOciZci中的坐標圓弧插補平面動坐標系X1O1Z1的牽連運動和砂輪的磨削面在平面動坐標系X1O1Z1中繞O1點回轉的相對運動，并由牽連運動和相對運動合成在環(huán)面蝸桿齒部磨削加工過程中砂輪的磨削面的絕對運動軌跡。在實際加工過程中砂輪的磨削面即是按照此絕對運動軌跡運動完成對環(huán)面蝸桿齒部的加工。
[0017]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術人員，在不脫離本發(fā)明技術方案范圍內(nèi)，當可利用上述揭示的技術內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術方案的范圍內(nèi)。
【權利要求】
1.一種環(huán)面蝸桿小中心距磨削加工方法，其特征在于: 以環(huán)面蝸桿所在的回轉軸線為Z軸建立第一平面靜坐標系XOZ，所述環(huán)面蝸桿繞所述Z軸做旋轉運動； 以與所述環(huán)面蝸桿之間的中心距離為a的并與所述環(huán)面蝸桿以一定的傳動比對應配合的蝸輪的回轉軸映射在所述第一平面靜坐標系XOZ中的點為Otl點建立第二平面靜坐標系XciOciZci,并在所述第二平面靜坐標系XtlOciZci中以所述第二平面靜坐標系XtlOciZci的Otl點為圓心確定對應于所述蝸輪的基圓的圓(6)； 其中，所述第二平面靜坐標系XciOciZci的Ztl軸與所述第一平面靜坐標系XOZ的Z軸平行，所述第二平面靜坐標系XciOciZci的Otl點位于所述第一平面靜坐標系XOZ的X軸上，且所述第一平面靜坐標系XOZ的X軸與所述第二平面靜坐標系XciOciZci的Xtl軸方向相同； 在設有砂輪的回轉工作臺上建立平面動坐標系X1O1Z1 ； 將所述回轉工作臺的設置于所述第二平面靜坐標系XcA1Ztl中，使所述回轉工作臺的回轉軸線在所述第二平面靜坐標系XcAlZtl中映射的點與Otl點重合，使所述砂輪的磨削面在所述第二平面靜坐標系XciOciZci中與對應于所述蝸輪的基圓的圓(6)相切，使在所述環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的起始位置(4)的所述砂輪的磨削面與所述砂輪的回轉軸線(O1M1)的交點位于O1點；其中由所述砂輪的磨削面與對應于所述蝸輪的基圓的圓(6)相切的點(Ap A2)與所述第二平面靜坐標系XciOciZci的Otl點確定與所述砂輪的磨削面垂直的半徑(0人、0人)，所述砂輪的回轉軸線(O具、O具)與所述半徑(OtjA1、0人)平行； 使所述回轉工作臺繞所述回轉工作臺的回轉軸旋轉；所述砂輪的磨削面由所述環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的起始位置(4)繞隊點沿對應于所述蝸輪基圓的圓(6)轉過一定角度(<P )到達所述環(huán)面蝸桿齒部磨削加工的終止位置(5)； 由所述砂輪的磨削面在所述起始位置(4)和所述終止位置(5)時所述平面動坐標系X1O1Z1的O1點在所述第二平面靜坐標系XciOciZci中的坐標圓弧插補所述平面動坐標系X1O1Z1的牽連運動和所述砂輪的磨削面在所述平面動坐標系X1O1Z1中繞O1點回轉的相對運動，由所述牽連運動和所述相對運動合成在所述環(huán)面蝸桿齒部磨削加工過程中所述砂輪的磨削面的絕對運動軌跡。
【文檔編號】B23F13/00GK103878446SQ201310024766
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2013年1月23日 優(yōu)先權日:2013年1月23日
【發(fā)明者】肖凱, 彭曉南, 吳曉東, 梁春平 申請人:洛陽凱環(huán)精密機械有限公司