專利名稱：環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，屬于環(huán)面蝸桿的加工方法。
背景技術(shù)：
直廓環(huán)面蝸桿螺旋面的加工是在專用機(jī)床上采用車刀直線刀刃車削而成，車削效 率高，其他包絡(luò)環(huán)面蝸桿如平面、單錐面、雙錐面等包絡(luò)環(huán)面蝸桿的螺旋面都是采用相應(yīng)形 狀的砂輪磨削而成，磨削效率相對(duì)較低，所以，各種包絡(luò)環(huán)面蝸桿螺旋面的加工通常分兩 步第一步按直廓環(huán)面蝸桿螺旋面的車削方法車削出環(huán)面蝸桿螺旋槽，第二步用相應(yīng)形狀 的砂輪磨削出各種包絡(luò)環(huán)面蝸桿螺旋面，但磨削余量不均勻。公開號(hào)為CN101700576A的中華人民共和國專利“環(huán)面蝸桿螺旋面的粗加工方法” 中，闡述了在帶有轉(zhuǎn)臺(tái)的環(huán)面蝸桿數(shù)控機(jī)床上采用車刀按環(huán)面蝸桿的環(huán)面切向和徑向分層 切削加工全齒槽寬及齒深的方法，而采用銑削的方法，可以實(shí)現(xiàn)高速切削。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是要提供一種在帶有轉(zhuǎn)臺(tái)的環(huán)面蝸桿數(shù)控機(jī)床上銑削加工各種環(huán) 面蝸桿螺旋面的方法，在銑削環(huán)面蝸桿螺旋槽的同時(shí)也銑削出環(huán)面蝸桿螺旋面。為了達(dá)到本發(fā)明的目的所采取的技術(shù)方案包括環(huán)面蝸桿1、圓柱銑刀2、蝸桿軸線 3、銑刀軸線4、與蝸桿軸線3垂直交錯(cuò)的刀架軸線5以及兩軸線的公垂線6，蝸桿軸線3和公 垂線6決定平面S，在平面S內(nèi)，蝸桿軸線3和刀架軸線5與公垂線6分別交于點(diǎn)0和0'， 中心距00'是可控制變化的，銑刀軸線4始終在平面S內(nèi)通過點(diǎn)0'繞刀架軸線5轉(zhuǎn)動(dòng)，過 圓柱銑刀2的前端且垂直于銑刀軸線4的平面與圓柱銑刀2的圓柱面相交得到的圓稱為前 端圓，前端圓的圓心到點(diǎn)0'的距離為Rd，蝸桿副的中心距為a，在平面S內(nèi)，以環(huán)面蝸桿1 的齒根環(huán)面半徑Rf為半徑、公垂線6上點(diǎn)為圓心得到一個(gè)剛好與環(huán)面蝸桿1的最大直徑處 相交的圓，圓心為0"，以0" 0作為計(jì)算中心距的初始值％。根據(jù)環(huán)面蝸桿1螺旋面的成 形原理，計(jì)算得到環(huán)面蝸桿1螺旋槽對(duì)應(yīng)計(jì)算中心距從％到a時(shí)半徑為Rd的環(huán)面從嚙入端 到嚙出端左、右側(cè)螺旋面在不同軸截面上的一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F，使圓柱銑刀2的前端圓分別 在這一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F與環(huán)面蝸桿1螺旋槽的左、右側(cè)螺旋面接觸并相切，得到環(huán)面蝸桿1 繞蝸桿軸線3轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線4繞刀架軸線5轉(zhuǎn)動(dòng)和中心距00'的一系列對(duì)應(yīng)位置。對(duì)應(yīng) 于不同中心距00'的半徑為Rd的環(huán)面切向分層銑削過程是根據(jù)得到的環(huán)面蝸桿1繞蝸桿 軸線3轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線4繞刀架軸線5轉(zhuǎn)動(dòng)和中心距00'的一系列對(duì)應(yīng)位置，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)面蝸桿 1和銑刀軸線4并調(diào)整中心距00'，圓柱銑刀2從嚙入端到嚙出端分別銑削出左、右側(cè)螺旋 面上一條螺旋線及部分螺旋槽，然后沿環(huán)面切向分層銑削出螺旋槽的中間部分。當(dāng)中心距 00'逐漸縮小，圓柱銑刀2沿環(huán)面徑向分層銑削出環(huán)面蝸桿1的一個(gè)螺旋槽及其左、右螺旋 面上一系列螺旋線，形成環(huán)面蝸桿螺旋面(如圖1)。上述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法中，采用球刀5銑削環(huán)面蝸桿1螺旋槽及 其左、右側(cè)螺旋面時(shí)，使球刀5的前端球面分別在環(huán)面蝸桿1螺旋槽的左、右側(cè)螺旋面的一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F與環(huán)面蝸桿1螺旋槽的左、右側(cè)螺旋面接觸并相切，得到環(huán)面蝸桿1圍繞蝸 桿軸線3轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線4繞刀架軸線5轉(zhuǎn)動(dòng)和中心距OO'的一系列對(duì)應(yīng)位置，銑削出環(huán)面 蝸桿1的一個(gè)螺旋槽及其左、右側(cè)螺旋面上一系列螺旋線，形成環(huán)面蝸桿螺旋面。上述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法中，對(duì)應(yīng)不同中心距00'沿半徑為Rd的環(huán) 面切向分層銑削時(shí)，圓柱銑刀2或球刀5從嚙出端到嚙入端銑削環(huán)面蝸桿1的螺旋槽及其 左、右側(cè)螺旋面。上述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法中，對(duì)應(yīng)不同中心距00'沿半徑為Rd的環(huán) 面切向分層銑削時(shí)，圓柱銑刀2或球刀5先銑削出螺旋槽的中間部分，再分別銑削出左、右 側(cè)螺旋面上一條螺旋線及部分螺旋槽。上述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法中，對(duì)應(yīng)不同中心距00'沿半徑為Rd的環(huán) 面切向分層銑削時(shí)，圓柱銑刀2或球刀5先銑削出右側(cè)螺旋面上的一條螺旋線及部分螺旋 槽，然后銑削出螺旋槽的中間部分，再銑削出左側(cè)螺旋面上的一條螺旋線及部分螺旋槽；或 者由圓柱銑刀2或球刀5先銑削出左側(cè)螺旋面上的一條螺旋線及部分螺旋槽，然后銑削出 螺旋槽的中間部分，再銑削出右側(cè)螺旋面上的一條螺旋線及部分螺旋槽。上述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法中，對(duì)于多頭數(shù)環(huán)面蝸桿1，在銑削一個(gè) 螺旋槽及其螺旋面完成后，通過分齒，再銑削另一個(gè)螺旋槽及其螺旋面，直至得到全部螺旋 槽及其螺旋面；或者對(duì)應(yīng)不同中心距00'沿半徑為Rd的環(huán)面切向分層、逐一銑削各個(gè)螺旋 槽及其螺旋面，沿環(huán)面徑向分層進(jìn)給后，再沿環(huán)面切向分層、逐一銑削各個(gè)螺旋槽及其螺旋 面，直到加工出環(huán)面蝸桿1從齒頂環(huán)面到齒根環(huán)面的全部螺旋槽及其螺旋面。上述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法中，在環(huán)面蝸桿1的左、右側(cè)螺旋面的計(jì) 算中留出精加工余量，將本方法作為環(huán)面蝸桿1螺旋面的粗加工方法，再經(jīng)精加工可得到 粗糙度更小的精密環(huán)面蝸桿。本發(fā)明提出了一種環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，是在帶有轉(zhuǎn)臺(tái)的環(huán)面蝸桿數(shù) 控機(jī)床上分層銑削環(huán)面蝸桿螺旋槽和螺旋面，為各種環(huán)面蝸桿的加工提供了一種新的方法。


圖1為環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法原理圖。圖2為圓柱銑刀2與螺旋面接觸并相切示意圖。圖3為球刀5與螺旋面接觸并相切示意圖。圖4為環(huán)面蝸桿數(shù)控機(jī)床上環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工原理圖。
具體實(shí)施例方式下面根據(jù)附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例進(jìn)行描述。以不修形的平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿副為 例，相關(guān)參數(shù)為中心距a = 250mm、右旋蝸桿頭數(shù)Z1 = 1、蝸輪齒數(shù)22 = 40、蝸桿分度圓直 徑Cl1 = 82mm、蝸輪分度圓直徑d2 = 418mm、蝸輪端面模數(shù)mt = 10. 45mm、蝸桿齒根圓直徑df =63. 20mm、蝸桿齒頂圓直徑da = 96. 64mm、蝸桿齒根圓弧半徑Rf = 218. 40mm、蝸桿齒頂圓弧半徑Ra = 201. 68mm、主基圓直徑db = 158mm、蝸桿工作長度Lw = 130mm,計(jì)算中心距的初 始值 aQ = 267. 58讓。
圖2中[工為環(huán)面蝸桿1的螺旋槽的左或右側(cè)螺旋面，圓柱銑刀2的圓柱半徑為 rt，圓柱銑刀2的前端圓的圓心為0t，與Σ工接觸并相切時(shí)的接觸點(diǎn)為Μ，在點(diǎn)M處Σ工的法 線與銑刀軸線4相交于點(diǎn)N。取M點(diǎn)分別為環(huán)面蝸桿1螺旋槽對(duì)應(yīng)計(jì)算中心距從％到a時(shí) 沿半徑為Rd的環(huán)面從嚙入端到嚙出端左、右側(cè)螺旋面在不同軸截面上的一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F， Rd = Rf = 218. 40mm，得到環(huán)面蝸桿1圍繞蝸桿軸線3轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線4繞刀架軸線5轉(zhuǎn)動(dòng) 和中心距00'的一系列對(duì)應(yīng)位置。 圖3中[工為環(huán)面蝸桿1的螺旋槽的左或右側(cè)螺旋面，球刀5前端球面的半徑為 rt，球心為0t，與Σ工接觸并相切時(shí)的接觸點(diǎn)為Μ，在點(diǎn)M處Σ工的法線與銑刀軸線4相交于 球心0t。取M點(diǎn)分別為環(huán)面蝸桿1螺旋槽對(duì)應(yīng)計(jì)算中心距從％到a時(shí)沿半徑為Rd的環(huán)面從 嚙入端到嚙出端左、右側(cè)螺旋面在不同軸截面上的一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F，Rd = Rf = 218. 40mm, 得到環(huán)面蝸桿1圍繞蝸桿軸線3轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線4繞刀架軸線5轉(zhuǎn)動(dòng)和中心距00'的一系 列對(duì)應(yīng)位置。圖4中帶有轉(zhuǎn)臺(tái)的環(huán)面蝸桿數(shù)控機(jī)床具有C軸、B軸和X軸聯(lián)動(dòng)功能，環(huán)面蝸桿1 安裝在C軸上，蝸桿軸線3與Z軸重合，環(huán)面蝸桿1隨C軸轉(zhuǎn)動(dòng)，X軸和Z軸的交點(diǎn)為環(huán)面蝸 桿1喉部中間平面和蝸桿軸線3的交點(diǎn)0，平面S經(jīng)過X軸和Z軸，中心距00'由X軸控制 變化。圓柱銑刀2安裝在數(shù)控機(jī)床轉(zhuǎn)臺(tái)的刀架上，其軸線為銑刀軸線4，圓柱銑刀2隨刀架 軸線5做X軸方向的運(yùn)動(dòng)，繞刀架軸線5隨B軸轉(zhuǎn)動(dòng)，圓柱銑刀2的圓柱半徑為rt = 3mm, 圓柱銑刀2的前端圓所在平面與銑刀軸線4的交點(diǎn)為P，點(diǎn)P到點(diǎn)0'的距離為Rd。根據(jù)平面包絡(luò)環(huán)面蝸桿的成形原理，按步長0. 2mm，在環(huán)面蝸桿1對(duì)應(yīng)計(jì)算中心距 從％到a、半徑為Rd = 218. 40mm的環(huán)面上，從嚙入端到嚙出端沿螺旋槽得到轉(zhuǎn)角步長為 0. 05°的各軸截面在左、右螺旋面上的一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F，將此系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F分別轉(zhuǎn)到平 面S上的中心距a —側(cè)，計(jì)算圓柱銑刀2的前端圓分別與此系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F重合時(shí)的環(huán)面 蝸桿1的轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線4繞刀架軸線5的轉(zhuǎn)動(dòng)和中心距00'的一系列對(duì)應(yīng)位置。從嚙入端到嚙出端，根據(jù)環(huán)面蝸桿1的轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線4繞刀架軸線5的轉(zhuǎn)動(dòng)和中 心距00'的一系列對(duì)應(yīng)位置，分別轉(zhuǎn)化成C軸、B軸和X軸的值，編制對(duì)應(yīng)不同中心距00' 時(shí)半徑為Rd的環(huán)面蝸桿螺旋槽的左、右側(cè)螺旋面和部分螺旋槽的數(shù)控銑削加工程序，然后 在左、右側(cè)螺旋面中間增加4次分層銑削螺旋槽的中間部分的數(shù)控程序，這樣，圓柱銑刀2 沿該環(huán)面切向分層銑削出左側(cè)螺旋面和右側(cè)螺旋面上各一條螺旋線以及E和F之間的螺旋 槽部分，沿環(huán)面徑向分層銑削出完整的螺旋槽和螺旋面。
權(quán)利要求
環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，其特征在于，包括環(huán)面蝸桿(1)、圓柱銑刀(2)、蝸桿軸線(3)、銑刀軸線(4)、與蝸桿軸線(3)垂直交錯(cuò)的刀架軸線(5)以及兩軸線的公垂線(6)，蝸桿軸線(3)和公垂線(6)決定平面S，在平面S內(nèi)，蝸桿軸線(3)和刀架軸線(5)與公垂線(6)分別交于點(diǎn)O和O′，中心距OO′是可控制變化的，銑刀軸線(4)始終在平面S內(nèi)通過點(diǎn)O′繞刀架軸線(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，過圓柱銑刀(2)的前端且垂直于銑刀軸線(4)的平面與圓柱銑刀(2)的圓柱面相交得到的圓稱為前端圓，前端圓的圓心到點(diǎn)O′的距離為Rd，蝸桿副的中心距為a，在平面S內(nèi)，以環(huán)面蝸桿(1)的齒根環(huán)面半徑Rf為半徑、公垂線(6)上點(diǎn)為圓心得到一個(gè)剛好與環(huán)面蝸桿(1)的最大直徑處相交的圓，圓心為O″，以O(shè)″O作為計(jì)算中心距的初始值a0，根據(jù)環(huán)面蝸桿(1)螺旋面的成形原理，計(jì)算得到環(huán)面蝸桿(1)螺旋槽對(duì)應(yīng)計(jì)算中心距從a0到a時(shí)半徑為Rd的環(huán)面從嚙入端到嚙出端左、右側(cè)螺旋面在不同軸截面上的一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F，使圓柱銑刀(2)的前端圓分別在這一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F與環(huán)面蝸桿1螺旋槽的左、右側(cè)螺旋面接觸并相切，得到環(huán)面蝸桿(1)繞蝸桿軸線(3)轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線(4)繞刀架軸線(5)轉(zhuǎn)動(dòng)和中心距OO′的一系列對(duì)應(yīng)位置；對(duì)應(yīng)于不同中心距OO′的半徑為Rd的環(huán)面切向分層銑削過程是根據(jù)得到的環(huán)面蝸桿(1)繞蝸桿軸線(3)轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線(4)繞刀架軸線5轉(zhuǎn)動(dòng)和中心距OO′的一系列對(duì)應(yīng)位置，轉(zhuǎn)動(dòng)環(huán)面蝸桿(1)和銑刀軸線(4)并調(diào)整中心距OO′，圓柱銑刀(2)從嚙入端到嚙出端分別銑削出左、右側(cè)螺旋面上一條螺旋線及部分螺旋槽，然后沿環(huán)面切向分層銑削出螺旋槽的中間部分；當(dāng)中心距OO′逐漸縮小，圓柱銑刀(2)沿環(huán)面徑向分層銑削出環(huán)面蝸桿(1)的一個(gè)螺旋槽及其左、右螺旋面上一系列螺旋線，形成環(huán)面蝸桿螺旋面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，其特征在于，采用球刀(5) 銑削環(huán)面蝸桿(1)螺旋槽及其左、右側(cè)螺旋面時(shí)，使球刀(5)的前端球面分別在環(huán)面蝸桿 (1)螺旋槽的左、右側(cè)螺旋面的一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)E、F與環(huán)面蝸桿(1)螺旋槽的左、右側(cè)螺旋面 接觸并相切，得到環(huán)面蝸桿(1)圍繞蝸桿軸線(3)轉(zhuǎn)動(dòng)、銑刀軸線(4)繞刀架軸線(5)轉(zhuǎn)動(dòng) 和中心距00'的一系列對(duì)應(yīng)位置，銑削出環(huán)面蝸桿(1)的一個(gè)螺旋槽及其左、右側(cè)螺旋面 上一系列螺旋線，形成環(huán)面蝸桿螺旋面。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，其特征在于，對(duì)應(yīng)不同 中心距00'沿半徑為Rd的環(huán)面切向分層銑削時(shí)，圓柱銑刀(2)或球刀(5)從嚙出端到嚙入 端銑削環(huán)面蝸桿(1)的螺旋槽及其左、右側(cè)螺旋面。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，其特征在于，對(duì)應(yīng)不同 中心距00'沿半徑為Rd的環(huán)面切向分層銑削時(shí)，圓柱銑刀(2)或球刀(5)先銑削出螺旋槽 的中間部分，再分別銑削出左、右側(cè)螺旋面上一條螺旋線及部分螺旋槽。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，其特征在于，對(duì)應(yīng)不同 中心距00'沿半徑為Rd的環(huán)面切向分層銑削時(shí)，圓柱銑刀(2)或球刀(5)先銑削出右側(cè)螺 旋面上的一條螺旋線及部分螺旋槽，然后銑削出螺旋槽的中間部分，再銑削出左側(cè)螺旋面 上的一條螺旋線及部分螺旋槽；或者由圓柱銑刀(2)或球刀(5)先銑削出左側(cè)螺旋面上的 一條螺旋線及部分螺旋槽，然后銑削出螺旋槽的中間部分，再銑削出右側(cè)螺旋面上的一條 螺旋線及部分螺旋槽。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，其特征在于，對(duì)于多頭 數(shù)環(huán)面蝸桿(1)，在銑削一個(gè)螺旋槽及其螺旋面完成后，通過分齒，再銑削另一個(gè)螺旋槽及其螺旋面，直至得到全部螺旋槽及其螺旋面；或者對(duì)應(yīng)不同中心距OO'沿半徑為Rd的環(huán)面 切向分層、逐一銑削各個(gè)螺旋槽及其螺旋面，沿環(huán)面徑向分層進(jìn)給后，再沿環(huán)面切向分層、 逐一銑削各個(gè)螺旋槽及其螺旋面，直到加工出環(huán)面蝸桿(1)從齒頂環(huán)面到齒根環(huán)面的全部 螺旋槽及其螺旋面。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，其特征在于，在環(huán)面蝸 桿(1)的左、右側(cè)螺旋面的計(jì)算中留出精加工余量，將本方法作為環(huán)面蝸桿(1)螺旋面的粗 加工方法，再經(jīng)精加工可得到粗糙度更小的精密環(huán)面蝸桿。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種環(huán)面蝸桿螺旋面的銑削加工方法，屬于環(huán)面蝸桿的加工方法；技術(shù)方案包括環(huán)面蝸桿(1)、圓柱銑刀(2)、蝸桿軸線(3)、銑刀軸線(4)、與蝸桿軸線(3)垂直交錯(cuò)的刀架軸線(5)以及兩軸線的公垂線(6)，交點(diǎn)分別為O和O′，銑刀軸線(4)通過點(diǎn)O′繞刀架軸線(5)轉(zhuǎn)動(dòng)，根據(jù)環(huán)面蝸桿成形原理，得到環(huán)面蝸桿(1)螺旋槽對(duì)應(yīng)中心距從a0到a環(huán)面半徑為Rd時(shí)左、右螺旋面在不同軸截面上的一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)，使圓柱銑刀(2)的前端圓分別在這一系列對(duì)應(yīng)點(diǎn)與環(huán)面蝸桿(1)螺旋槽的左、右螺旋面接觸并相切，從嚙入端到嚙出端沿環(huán)面切向和徑向分層銑削環(huán)面蝸桿(1)螺旋槽和螺旋面；為各種環(huán)面蝸桿加工提供了一種新的方法。
文檔編號(hào)B23C3/32GK101837483SQ201010186490
公開日2010年9月22日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者劉平義, 張紹英, 張茂晴, 李海濤, 董李揚(yáng), 魏文軍 申請(qǐng)人:中國農(nóng)業(yè)大學(xué)