專利名稱：曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床和加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種進(jìn)行曲線齒錐齒輪倒角加工的機(jī)床和加工方法。
背景技術(shù)：
在各種汽車中廣泛地應(yīng)用曲線齒錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面錐齒輪(以下統(tǒng)稱曲線齒錐齒輪)傳動(dòng)，在曲線齒錐齒輪外錐面上的齒頂線處，即齒廓面和外錐面的交線處需要進(jìn)行倒角加工工序。目前，還沒有進(jìn)行這一工序的專用設(shè)備，一般是靠人工手工操作砂輪來完成該倒角工序，勞動(dòng)強(qiáng)度大，生產(chǎn)效率低。設(shè)計(jì)一種能進(jìn)行曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的專用機(jī)床是汽車工業(yè)急待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)合理、生產(chǎn)效率高的曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床和加工方法。
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床的技術(shù)方案是，包括位于床身上部的一個(gè)龍門框架，所述龍門框架上設(shè)置有水平導(dǎo)軌，所述水平導(dǎo)軌上設(shè)置有橫滑座，所述橫滑座在水平導(dǎo)軌上沿Y方向移動(dòng)；所述橫滑座上設(shè)置有沿Z方向上下移動(dòng)的滑枕，所述滑枕的內(nèi)部設(shè)置有磨盤主軸，所述磨盤主軸與所述滑枕之間設(shè)置有滾動(dòng)軸承，所述磨盤主軸的下方設(shè)置有磨盤，所述磨盤上設(shè)置有一至兩個(gè)磨頭，所述磨頭與所述磨盤之間設(shè)置有磨盤滑板，所述磨盤滑板在所述磨盤上移動(dòng)，依靠所述磨盤滑板的移動(dòng)來調(diào)整砂輪的中心軸線與磨盤中心軸線的距離；所述磨頭與所述磨盤滑板之間用活動(dòng)銷連接，所述磨頭繞活動(dòng)銷的中心轉(zhuǎn)動(dòng)，所述磨頭的一側(cè)設(shè)置有彈簧和限位螺釘；所述磨頭上設(shè)置有由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的砂輪，借助所述磨頭的重力保持砂輪與工件的接觸；所述床身的導(dǎo)軌上設(shè)置有工作臺(tái)，所述工作臺(tái)在所述導(dǎo)軌上沿X方向移動(dòng)，所述工作臺(tái)上設(shè)置有床鞍部件，所述床鞍部件包括工件箱和設(shè)置在工作箱上的工件主軸A及工件，所述工件主軸A帶動(dòng)工件轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述工件箱繞床鞍部件上的B軸作90°范圍的擺動(dòng)。
采用上述加工機(jī)床進(jìn)行曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法包括啟動(dòng)上述加工機(jī)床后，確定倒角加工時(shí)所需的安裝角；根據(jù)所述工作臺(tái)的X方向坐標(biāo)和橫滑座的Y方向坐標(biāo)確定磨盤主軸中心Oc相對(duì)于機(jī)床中心O的位置；根據(jù)磨削的深度確定所述磨盤在Z軸方向的位置；進(jìn)行倒角加工時(shí)，半徑為r的磨盤以角速度ωC轉(zhuǎn)動(dòng)，處于半徑為r的磨盤的圓周上砂輪的磨削點(diǎn)M便在平面Q上形成圓的延長外擺線軌跡；工件以角速度ωA轉(zhuǎn)動(dòng)，所述砂輪的切削點(diǎn)M就磨去了工件外錐面上齒頂線的尖角；所述磨盤轉(zhuǎn)過一周，工件轉(zhuǎn)過一個(gè)牙齒，所述磨盤上的砂輪對(duì)齒的凹面或凸面的齒頂線倒角；若磨盤上裝有兩個(gè)磨頭，則對(duì)齒的凹面和凸面的齒頂線同時(shí)倒角；以此類推，當(dāng)工件轉(zhuǎn)過一周，即可完成工件上的全部齒的倒角加工。
在本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法中，其中所述磨盤和工件處于連續(xù)磨削和連續(xù)分度的狀態(tài)。所述工件軸和磨盤軸是兩個(gè)需聯(lián)動(dòng)的數(shù)控軸，以確保轉(zhuǎn)速ωA、ωC之間的比例關(guān)系，即ωA=ZW·ωCZ.]]>所述Z軸是數(shù)控軸，用以控制倒角深度，同時(shí)在加工一個(gè)工件的開始及結(jié)束時(shí)進(jìn)退一次。
本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床和加工方法與現(xiàn)有技術(shù)相比，其有益效果是(1)本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床，由于其結(jié)構(gòu)合理、自動(dòng)化程度高，所加工出的工件質(zhì)量穩(wěn)定，并且減輕了勞動(dòng)強(qiáng)度。
(2)由于本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床，采用龍門立式布局不僅有利于磨頭的自動(dòng)切入磨削，而且切削力向下，剛性高，排屑性能好。
(3)采用本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法，其工作效率高，減少污染，利于環(huán)保，并且實(shí)現(xiàn)了對(duì)曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角加工的現(xiàn)代化，自動(dòng)化和數(shù)控化，特別適用于我國快速發(fā)展的汽車工業(yè)。


圖1是本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床的主視圖；圖2是本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床的側(cè)視圖；圖3是圖1中N-N標(biāo)記所示位置的局部放大示意圖；圖4是圖1中M-M標(biāo)記所示位置的局部放大示意圖；圖5是圖2中P-P標(biāo)記所示位置的局部放大示意圖；圖6是圖5中Q-Q標(biāo)記所示位置的局部放大示意圖。
如下是本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床和加工方法說明書附圖中主要附圖標(biāo)記的說明
1——床身 2——工作臺(tái) 3——橫滑座4——磨盤 5——床鞍 6——龍門框架7——水平導(dǎo)軌 8——滑枕 9——磨頭10——活動(dòng)銷11——限位螺釘 12——彈簧13——電動(dòng)機(jī)14——砂輪 15——工件箱16——工件 17——磨盤滑板 18——磨盤主軸19——鏟形齒輪另外，圖4中，Ex——磨床中心OC到機(jī)床中心O的距離；βm——齒輪齒寬中點(diǎn)M處螺旋角；ωQ——假想鏟形齒輪轉(zhuǎn)速，此時(shí)ωQ＝0。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床和加工方法做進(jìn)一步詳細(xì)描述。
如圖1和圖2所示，本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)是，包括位于床身1上部的一個(gè)龍門框架6，所述龍門框架6上設(shè)置有水平導(dǎo)軌7，所述水平導(dǎo)軌7上設(shè)置有橫滑座3，所述橫滑座3在水平導(dǎo)軌7上沿Y方向移動(dòng)；所述橫滑座3上設(shè)置有沿Z方向上下移動(dòng)的滑枕8，所述滑枕8的內(nèi)部設(shè)置有磨盤主軸18，所述磨盤主軸18與所述滑枕8之間設(shè)置有滾動(dòng)軸承，所述磨盤主軸18的下方設(shè)置有磨盤4，如圖5和圖6所示，所述磨盤4上設(shè)置有一至兩個(gè)磨頭9，所述磨頭9與所述磨盤4之間設(shè)置有磨盤滑板17，所述磨盤滑板17在所述磨盤4上移動(dòng)，依靠所述磨盤滑板17的移動(dòng)來調(diào)整砂輪14的中心軸線與磨盤4中心軸線的距離r；所述磨頭9與所述磨盤滑板17之間用活動(dòng)銷10連接，從而使磨頭9繞活動(dòng)銷10的中心轉(zhuǎn)動(dòng)，所述磨頭9的一側(cè)設(shè)置有彈簧12和限位螺釘11，所述彈簧12和限位螺釘11則對(duì)磨頭9的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍有所限制，所述磨頭9上安裝著由電動(dòng)機(jī)13驅(qū)動(dòng)的砂輪14，借助所述磨頭9的重力保持砂輪14與工件16的接觸。
如圖1、圖2、圖3和圖6所示，床身1的導(dǎo)軌上設(shè)置有工作臺(tái)2，所述工作臺(tái)2在所述床身1的導(dǎo)軌上沿X方向移動(dòng)，所述工作臺(tái)2上設(shè)置有床鞍部件5，所述床鞍部件5包括工件箱15和設(shè)置在工作箱15上的工件主軸A及錐齒輪工件16，所述工件主軸A繞其軸線按ωA轉(zhuǎn)動(dòng)，從而帶動(dòng)錐齒輪工件16轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述工件箱15繞床鞍部件15上的B軸作90°范圍的擺動(dòng)。
采用上述曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床進(jìn)行曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法如下
啟動(dòng)上述加工機(jī)床后，如圖3、圖4和圖5所示，錐齒輪工件16隨工件主軸A轉(zhuǎn)動(dòng)，工件箱15繞床鞍部件5上的B軸在0°～90°的范圍內(nèi)擺動(dòng)，并按錐齒輪工件16的齒頂圓錐角經(jīng)調(diào)整形成倒角加工所需的安裝角；床鞍部件5是垂直地安裝在機(jī)床工作臺(tái)2上，工作臺(tái)2可以作X方向的移動(dòng)，磨頭9安裝在磨盤4上，而磨盤4可繞Z軸即C回轉(zhuǎn)軸按ωc轉(zhuǎn)動(dòng)，磨盤主軸18裝在滑枕8內(nèi)，而滑枕8裝在橫滑座3上，并可沿龍門上的水平導(dǎo)軌7作Y向移動(dòng)，根據(jù)所述工作臺(tái)2的X方向坐標(biāo)H和橫滑座3的Y方向坐標(biāo)V便決定了磨盤主軸18的中心Oc相對(duì)于機(jī)床中心O的位置；而磨盤4在Z軸方向的位置決定了磨削的深度。在進(jìn)行倒角時(shí)，半徑為r的磨盤4以角速度ωc轉(zhuǎn)動(dòng)，相當(dāng)于固定在磨盤4中心且半徑等于Eb的滾圓在以機(jī)床中心O為中心、半徑為Ey的基圓上作純滾動(dòng)。于是，處于半徑為r的磨盤4圓周上砂輪14的磨削點(diǎn)M便在平面Q上形成圓的延長外擺線軌跡。見圖4。平面Q上的這個(gè)延長外擺線軌跡可視為一個(gè)假想的鏟形齒輪19的齒線；被倒角的工件16以角速度ωA轉(zhuǎn)動(dòng)，并與磨盤4的角速度ωc保持一定的比例關(guān)系，像是與鏟形齒輪19嚙合一樣，于是代表鏟形齒輪19齒線的砂輪14的切削點(diǎn)M就磨去了工件16外錐面上齒頂線的尖角。
另外，砂輪14磨削點(diǎn)M走出的軌跡，即，延長外擺線與工件16外錐面上的齒頂線不可能精確地符合，可用優(yōu)化方法求出磨盤4的半徑r及X方向坐標(biāo)H和Y方向坐標(biāo)V，使兩曲線的誤差盡可能小，達(dá)到允許誤差范圍內(nèi)。
所述磨盤4轉(zhuǎn)過一周，工件16轉(zhuǎn)過一個(gè)牙齒，磨盤4上的砂輪14便可對(duì)齒的凹面或凸面的齒頂線倒角。若磨盤4上裝有兩個(gè)磨頭9，即帶有兩個(gè)砂輪14，便可對(duì)齒的凹面和凸面的齒頂線同時(shí)倒角。當(dāng)工件16轉(zhuǎn)過一周時(shí)，即可完成錐齒輪工件16上的全部齒的倒角加工。
本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法按照上述加工原理，在磨削過程中，磨盤4和工件16都處于連續(xù)磨削和連續(xù)分度的狀態(tài)，因此生產(chǎn)率高。倒角加工時(shí)，工件軸和磨盤軸是兩個(gè)需聯(lián)動(dòng)的數(shù)控軸，以確保轉(zhuǎn)速ωA、ωc之間的比例關(guān)系。由擺線形成原理可知，ωA=ZW·ωCZ]]>上式中，Z——工件齒輪齒數(shù)；ZW——磨盤裝有磨頭組數(shù)。如圖4裝有兩個(gè)磨頭，一個(gè)磨牙齒凹面齒頂線，另一個(gè)磨牙齒凸面齒頂線，組成一組，此時(shí)ZW＝1。
另外，Z軸也是數(shù)控軸，用以控制倒角深度，同時(shí)在磨一個(gè)工件的開始及結(jié)束時(shí)進(jìn)退一次。其他各軸都是調(diào)整軸。
如圖5和圖6所示，借助磨盤4上的磨盤滑板17可調(diào)整砂輪軸的中心到磨盤4的中心Oc的距離r，加工不同尺寸的工件需要不同的半徑r。磨頭9懸掛在活動(dòng)銷10上，在磨削過程中，磨削力與磨頭自重和彈簧12的彈簧力，其三個(gè)力保持平衡，限位螺釘11起限位調(diào)節(jié)作用。
本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床采用龍門立式布局不僅有利于磨頭的自動(dòng)切入磨削，而且切削力向下，剛性高，排屑性能好。
根據(jù)生產(chǎn)的需要，可開發(fā)適應(yīng)于不同尺寸工件，如加工齒輪最大直徑φ300、φ600、φ1000等的系列機(jī)床產(chǎn)品。由于一對(duì)配偶齒輪中的大輪和小輪的齒廓銑削方法不同，可分別設(shè)計(jì)適用于大輪的倒角機(jī)和適用于小輪的倒角機(jī)，或大、小輪都能適應(yīng)的萬能倒角機(jī)。而無論何種形式的倒角機(jī)，磨頭的數(shù)量及數(shù)控聯(lián)動(dòng)軸的數(shù)目可能不同，但機(jī)床的結(jié)構(gòu)特征和加工原理是相同的。
盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床和加工方法進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，而不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床，其特征在于，包括位于床身(1)上部的一個(gè)龍門框架(6)，所述龍門框架(6)上設(shè)置有水平導(dǎo)軌(7)，所述水平導(dǎo)軌(7)上設(shè)置有橫滑座(3)，所述橫滑座(3)在水平導(dǎo)軌(7)上沿Y方向移動(dòng)；所述橫滑座(3)上設(shè)置有沿Z方向上下移動(dòng)的滑枕(8)，所述滑枕(8)的內(nèi)部設(shè)置有磨盤主軸，所述磨盤主軸與所述滑枕(8)之間設(shè)置有滾動(dòng)軸承，所述磨盤主軸的下方設(shè)置有磨盤(4)，所述磨盤(4)上設(shè)置有一至兩個(gè)磨頭(9)，所述磨頭(9)與所述磨盤(4)之間設(shè)置有磨盤滑板，所述磨盤滑板在所述磨盤(4)上移動(dòng)，依靠所述磨盤滑板的移動(dòng)來調(diào)整砂輪(14)的中心軸線與磨盤(4)中心軸線的距離；所述磨頭(9)與所述磨盤滑板之間用活動(dòng)銷(10)連接，所述磨頭(9)繞活動(dòng)銷(10)的中心轉(zhuǎn)動(dòng)，所述磨頭(9)的一側(cè)設(shè)置有彈簧(12)和限位螺釘(11)；所述磨頭(9)上設(shè)置有由電動(dòng)機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)的砂輪(14)，借助所述磨頭(9)的重力保持砂輪(14)與工件(16)的接觸；所述床身(1)的導(dǎo)軌上設(shè)置有工作臺(tái)(2)，所述工作臺(tái)(2)在所述導(dǎo)軌上沿X方向移動(dòng)，所述工作臺(tái)(2)上設(shè)置有床鞍部件(5)，所述床鞍部件(5)包括工件箱(15)和設(shè)置在工作箱(15)上的工件主軸A及工件(16)，所述工件主軸A帶動(dòng)工件(16)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述工件箱(15)繞床鞍部件(5)上的B軸作90°范圍的擺動(dòng)。
2.一種曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法，其特征在于，所采用的加工機(jī)床包括位于床身(1)上部的一個(gè)龍門框架(6)，所述龍門框架(6)上設(shè)置有水平導(dǎo)軌(7)，所述水平導(dǎo)軌(7)上設(shè)置有橫滑座(3)，所述橫滑座(3)在水平導(dǎo)軌(7)上沿Y方向移動(dòng)；所述橫滑座(3)上設(shè)置有沿Z方向上下移動(dòng)的滑枕(8)，所述滑枕(8)的內(nèi)部設(shè)置有磨盤主軸，所述磨盤主軸與所述滑枕(8)之間設(shè)置有滾動(dòng)軸承，所述磨盤主軸的下方設(shè)置有磨盤(4)，所述磨盤(4)上設(shè)置有一至兩個(gè)磨頭(9)，所述磨頭(9)與所述磨盤(4)之間設(shè)置有磨盤滑板，所述磨盤滑板在所述磨盤(4)上移動(dòng)，依靠所述磨盤滑板的移動(dòng)來調(diào)整砂輪(14)的中心軸線與磨盤(4)中心軸線的距離；所述磨頭(9)與所述磨盤滑板之間用活動(dòng)銷(10)連接，所述磨頭(9)繞活動(dòng)銷(10)的中心轉(zhuǎn)動(dòng)，所述磨頭(9)的一側(cè)設(shè)置有彈簧(12)和限位螺釘(11)；所述磨頭(9)上設(shè)置有由電動(dòng)機(jī)(13)驅(qū)動(dòng)的砂輪(14)，借助所述磨頭(9)的重力保持砂輪(14)與工件(16)的接觸；所述床身(1)的導(dǎo)軌上設(shè)置有工作臺(tái)(2)，所述工作臺(tái)(2)在所述導(dǎo)軌上沿X方向移動(dòng)，所述工作臺(tái)(2)上設(shè)置有床鞍部件(5)，所述床鞍部件(5)包括工件箱(15)和設(shè)置在工作箱(15)上的工件主軸A及工件(16)，所述工件主軸A帶動(dòng)工件(16)轉(zhuǎn)動(dòng)，同時(shí)所述工件箱(15)繞床鞍部件(5)上的B軸作90°范圍的擺動(dòng)；采用上述加工機(jī)床進(jìn)行曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法包括啟動(dòng)上述加工機(jī)床后，確定倒角加工時(shí)所需的安裝角；根據(jù)所述工作臺(tái)(2)的X方向坐標(biāo)和橫滑座(3)的Y方向坐標(biāo)確定磨盤主軸中心Oc相對(duì)于機(jī)床中心O的位置；根據(jù)磨削的深度確定所述磨盤(4)在Z軸方向的位置；進(jìn)行倒角加工時(shí)，半徑為r的磨盤(4)以角速度ωC轉(zhuǎn)動(dòng)，處于半徑為r的磨盤(4)的圓周上砂輪(14)的磨削點(diǎn)M便在平面Q上形成圓的延長外擺線軌跡；工件(16)以角速度ωA轉(zhuǎn)動(dòng)，所述砂輪(14)的切削點(diǎn)M就磨去了工件(16)外錐面上齒頂線的尖角；所述磨盤(4)轉(zhuǎn)過一周，工件(16)轉(zhuǎn)過一個(gè)牙齒，所述磨盤(4)上的砂輪(14)對(duì)齒的凹面或凸面的齒頂線倒角；若磨盤(4)上裝有兩個(gè)磨頭(9)，則對(duì)齒的凹面和凸面的齒頂線同時(shí)倒角；以此類推，當(dāng)工件(16)轉(zhuǎn)過一周，即可完成工件(16)上的全部齒的倒角加工。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法，其中，所述磨盤(4)和工件(16)處于連續(xù)磨削和連續(xù)分度的狀態(tài)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法，其中，所述工件軸和磨盤軸是兩個(gè)需聯(lián)動(dòng)的數(shù)控軸，以確保轉(zhuǎn)速ωA、ωC之間的比例關(guān)系，即ωA=ZW·ωCZ]]>
5.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法，其中，所述Z軸是數(shù)控軸，用以控制倒角深度，同時(shí)在加工一個(gè)工件的開始及結(jié)束時(shí)進(jìn)退一次。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工機(jī)床，包括床身、工作臺(tái)、橫滑座、磨盤和床鞍部件等，橫滑座在龍門框架的水平導(dǎo)軌上沿Y方向移動(dòng)；所述橫滑座上設(shè)置有沿Z方向上下移動(dòng)的滑枕，所述滑枕上設(shè)置有磨盤，所述磨盤上設(shè)置有一至兩個(gè)磨頭，所述磨頭與所述磨盤之間設(shè)置有磨盤滑板用來調(diào)整砂輪的中心軸線與磨盤中心軸線的距離；所述磨頭的一側(cè)設(shè)置有彈簧和限位螺釘；所述磨頭上設(shè)置有砂輪，借助所述磨頭的重力保持砂輪與工件的接觸；所述床身的導(dǎo)軌上設(shè)置有工作臺(tái)，所述工作臺(tái)在導(dǎo)軌上沿X方向移動(dòng)，工作臺(tái)上設(shè)置有床鞍部件。本發(fā)明中還同時(shí)公開了采用上述加工機(jī)床進(jìn)行曲線齒錐齒輪外錐面齒頂線倒角的加工方法。
文檔編號(hào)B23F19/12GK1739900SQ200510015148
公開日2006年3月1日 申請(qǐng)日期2005年9月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月21日
發(fā)明者林漢元, 張策, 劉明濤, 王世宇, 徐燕申 申請(qǐng)人:天津大學(xué)