專利名稱：汽車同步器齒套滑塊槽復(fù)軌跡加工法的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及到汽車同步器齒套加工技術(shù)。
背景技術(shù)：
目前國內(nèi)普遍采用成型銑刀分度銑削的方法加工汽車同步器齒套的滑塊槽。利用與滑塊槽齒向截面形狀相同的銑刀先銑出一個(gè)槽，再依次分度120°銑出另兩個(gè)槽。這種間歇分度銑削加工的方法決定了其生產(chǎn)效率低，加工精度和表面質(zhì)量差，而且成型銑刀的置備成本高。國外有些廠商采用工件和刀具按一定的轉(zhuǎn)速比、控制刀具相對工件按照擺線軌跡運(yùn)動(dòng)的方法對汽車同步器的齒套滑塊槽進(jìn)行加工，此舉提高了生產(chǎn)效率，但仍沒有克服成型銑刀的置備難和成本高的缺點(diǎn)。中國已經(jīng)成為生產(chǎn)汽車品牌最多的國家，全世界幾乎所有知名品牌的汽車都在中國落戶。就同步器齒套加工而言，國內(nèi)現(xiàn)有加工工藝水平顯然滿足不了市場需求，而引進(jìn)國外技術(shù)，僅對單一產(chǎn)品的一臺設(shè)備就需要數(shù)百萬元人民幣，不可能大面積引進(jìn)，況且現(xiàn)有國外技術(shù)也有不盡人意之處。即仍然解決不了加工一種形狀的齒套就需要提供一組專用成型銑刀的問題。制作成型銑刀不僅價(jià)格昂貴，而且加工繁瑣。因此如果能采用普通不重磨刀具完成滑塊槽的加工，對此類技術(shù)難度較大的機(jī)加工將非常有意義。在此技術(shù)背景下，本發(fā)明采用多軸控制技術(shù)，使刀具切削點(diǎn)相對工件按擺線軌跡和滑塊槽齒向截面輪廓線的復(fù)合軌跡法運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)用普通不重磨刀具完成滑塊槽的加工，不僅保持了擺線軌跡切削的高效率優(yōu)點(diǎn)，而且極大地降低了刀具置備成本。實(shí)踐證明此項(xiàng)技術(shù)已達(dá)國際領(lǐng)先水平。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種多軸復(fù)合運(yùn)動(dòng)的方法，使刀具切削點(diǎn)相對工件按擺線軌跡和滑塊槽齒向截面輪廓線的復(fù)合軌跡法運(yùn)動(dòng)，克服同步器齒套加工需要專用成型銑刀的缺點(diǎn)。
以下結(jié)合附圖1～6對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。如圖1，汽車同步器齒套滑塊槽復(fù)軌跡加工法根據(jù)擺線軌跡形成原理，在同步器齒套端面上做擺線的基圓，在刀具端面上做擺線的發(fā)生圓，工件以速度n1繞O旋轉(zhuǎn)，刀具以速度n2繞O’旋轉(zhuǎn)，n1與n2呈比例關(guān)系，刀尖切削點(diǎn)P隨同刀軸旋轉(zhuǎn)，定義P點(diǎn)到發(fā)生圓回轉(zhuǎn)中心O’的距離為e。合理調(diào)整R、r、n1、n2，及e，使刀尖與工件產(chǎn)生相對運(yùn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)軌跡與圖2所示的擺線軌跡相仿，從而形成滑塊槽徑向切削軌跡。P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為 其中，R和r分別為基圓和發(fā)生圓半徑；α為發(fā)生圓瞬時(shí)位置角；θ為發(fā)生圓自轉(zhuǎn)角。刀尖切削點(diǎn)相對于工件按擺線軌跡運(yùn)動(dòng)，每種同步器齒套的齒向截面輪廓不盡相同，因此在齒向方向上采用兩個(gè)伺服電機(jī)控制刀具沿截面輪廓切削，實(shí)現(xiàn)截面輪廓軌跡插補(bǔ)。圖3給出的是由四段直線和三段圓弧構(gòu)成的截面輪廓，對于其它形狀的截面輪廓，方法不變。注意到擺線的特殊性質(zhì)，一方面它可以用兩個(gè)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)連續(xù)軌跡，所需運(yùn)動(dòng)個(gè)數(shù)較少，另一方面通過改變參數(shù)還可以獲得不同的軌跡。如果能使刀尖點(diǎn)相對于內(nèi)齒套走出擺線軌跡，同時(shí)控制刀具沿著滑塊槽齒向方向的廓線做進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，即可形成完整的加工過程。


附圖1為參數(shù)定義圖。
附圖2為徑向切削軌跡。
附圖3為齒向切削軌跡。
附圖4為內(nèi)擺線參數(shù)。
附圖5為擺線軌跡加工滑塊槽。
附圖6為齒向截面輪廓切削。
本發(fā)明的有益效果在于采用多軸聯(lián)動(dòng)的方式，使刀具切削點(diǎn)相對工件按擺線軌跡和滑塊槽齒向截面輪廓線的復(fù)合軌跡法運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)用普通不重磨刀具完成滑塊槽的加工，不僅保持了擺線軌跡切削的高效率優(yōu)點(diǎn)，而且極大地降低了刀具置備成本。
具體實(shí)施例方式
以下通過實(shí)施例對本發(fā)明做詳盡的說明。擺線有內(nèi)、外擺線之分，本發(fā)明涉及的是內(nèi)擺線。如圖4所示，擺線基圓半徑為R，發(fā)生圓半徑為r。發(fā)生圓由水平位置I開始沿基圓做純滾動(dòng)，N點(diǎn)為純滾動(dòng)點(diǎn)。當(dāng)發(fā)生圓滾動(dòng)到位置II(位置I與位置II的夾角為α)時(shí)，發(fā)生圓的自轉(zhuǎn)角為θ。若將發(fā)生圓視為盤狀剛體上的一個(gè)圓，軌跡生成點(diǎn)P位于x軸上，且固聯(lián)在剛體上，通過調(diào)整擺線的基圓半徑R、發(fā)生圓半徑r及剛體上P點(diǎn)到發(fā)生圓中心的距離e，即可以獲得不同的軌跡。擺線的這個(gè)性質(zhì)恰好可以用于各種特殊形狀表面的加工。
當(dāng)R＝3r，前面(1)式變?yōu)?

此時(shí)擺線呈現(xiàn)三個(gè)頂端狀，如圖2所示，與同步器齒套圓周上均布的三個(gè)滑塊槽相吻合。
欲加工圖5所示的圓周均勻分布的三個(gè)滑塊槽，先加工水平位置的槽，再依次加工另外兩個(gè)槽。要求刀尖點(diǎn)所形成的擺線軌跡通過滑塊槽底面圓弧與x軸的交點(diǎn)M。設(shè)滑塊槽底面圓弧半徑為Rarc，M點(diǎn)到齒套設(shè)計(jì)中心O的距離為D，則M點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離即為圖1中P點(diǎn)到發(fā)生圓圓心的距離e。當(dāng)R＝3r，r＝(D-e)/2，(1)式的擺線方程變?yōu)?

式中，D是被加工零件圖給定的尺寸，因此只要合理地選擇e值，就可以調(diào)整擺線的軌跡，進(jìn)而逼近圓弧。對于給定參數(shù)的齒套內(nèi)花鍵，合理地確定e值，總可使擺線逼近滑塊槽底面圓弧的誤差為最小，最終達(dá)到圖紙要求。
刀具與工件按擺線軌跡相對運(yùn)動(dòng)，只完成了經(jīng)向切削。在齒向方向上，滑塊槽還有不同的截面輪廓，這些輪廓多以直線和圓弧組合的形式出現(xiàn)，可以通過控制刀具在與齒套做擺線運(yùn)動(dòng)的同時(shí)沿著滑塊槽齒向方向的輪廓運(yùn)動(dòng)。如圖6所示，設(shè)刀具沿Z軸方向的進(jìn)給量為δZ，可求得輪廓線上若干節(jié)點(diǎn)，過每個(gè)節(jié)點(diǎn)可以作一個(gè)橫截面，在每個(gè)橫截面上作一條與節(jié)點(diǎn)相對應(yīng)的擺線，這一系列擺線掃頂端掠過的空間即為欲加工表面。利用四軸聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)，控制刀具相對于工件按照圖3所示的軌跡進(jìn)給，逐段走出所有擺線，即可完成滑塊槽表面加工。
選擇某轎車的一、二檔換檔同步器齒套為加工的具體實(shí)施例，零件的具體參數(shù)如表1所列，所選工藝系統(tǒng)參數(shù)如表2所列。與現(xiàn)行成型銑刀銑削的工藝方法比較，采用本發(fā)明方法加工的滑塊槽，單件加工時(shí)間縮短了10秒，加工精度也有明顯提高，尤其是采用普通不重磨刀具加工，大幅度地降低了成本。
表1實(shí)施例零件參數(shù)

表2實(shí)施例工藝系統(tǒng)參數(shù)

權(quán)利要求
1.汽車同步器齒套滑塊槽復(fù)軌跡加工法，其特征是在同步器齒套端面上做擺線的基圓，在刀具端面上做擺線的發(fā)生圓，工件以速度n1繞O旋轉(zhuǎn)，刀具以速度n2繞O’旋轉(zhuǎn)，n1與n2呈比例關(guān)系，刀尖切削點(diǎn)P隨同刀軸旋轉(zhuǎn)，定義P點(diǎn)到發(fā)生圓回轉(zhuǎn)中心O’的距離為e，P點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)軌跡為 其中，R和r分別為基圓和發(fā)生圓半徑，α為發(fā)生圓瞬時(shí)位置角，θ為發(fā)生圓自轉(zhuǎn)角，刀尖切削點(diǎn)相對于工件按擺線軌跡運(yùn)動(dòng)，在齒向方向上采用兩個(gè)伺服電機(jī)控制刀具切削實(shí)現(xiàn)截面輪廓軌跡插補(bǔ)。
全文摘要
汽車同步器齒套滑塊槽復(fù)軌跡加工法，根據(jù)擺線軌跡形成原理，在同步器齒套軸線方向投影面上選擇適當(dāng)?shù)幕鶊A與工件固聯(lián)，選擇適當(dāng)?shù)陌l(fā)生圓與刀軸固聯(lián)，切削時(shí)工件以速度n
文檔編號B23C3/00GK1579687SQ20041001924
公開日2005年2月16日 申請日期2004年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月19日
發(fā)明者李佳, 薛桂鳳, 于會(huì)力 申請人:天津大學(xué), 天津天海同步器有限公司