專利名稱：一種蝸桿以銑代車的加工方法及其實(shí)施裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種蝸桿的全自動加工方法，尤其涉及一種蝸桿的程控銑削加工方法及其實(shí)施裝置。
背景技術(shù)：
蝸桿是與蝸輪或斜齒輪嚙合并用于傳遞運(yùn)動或力的一種傳動機(jī)構(gòu)，常用于傳遞兩交錯軸之間的運(yùn)動和力?？梢缘玫胶艽蟮膫鲃颖?，比交錯軸斜齒輪機(jī)構(gòu)緊湊。兩輪嚙合齒面間為線接觸，其承載能力大大高于交錯軸斜齒輪機(jī)構(gòu)；蝸桿傳動相當(dāng)于螺旋傳動，為多齒嚙合傳動，故傳動平穩(wěn)、噪音很小，具有自鎖性；當(dāng)蝸桿的導(dǎo)程角小于嚙合輪齒間的當(dāng)量摩擦角時，機(jī)構(gòu)具有自鎖性，可實(shí)現(xiàn)反向自鎖，即只能由蝸桿帶動蝸輪，而不能由蝸輪帶動蝸桿。根據(jù)蝸桿齒廓形狀的不同，蝸桿共可以分為以下兩大類七小類(1)普通圓柱蝸桿普通圓柱蝸桿又可以根據(jù)端面齒廓的不同分為五種a 阿基米德圓柱蝸桿(ZA型)，這種蝸桿，在垂直于蝸桿軸線的平面(即端面)上，齒廓為阿基米德螺旋線，在包含軸線的平面上的齒廓(即軸向齒廓)為直線，其齒形角為20度；b:法向直廓圓柱蝸桿(ZN型)，這種蝸桿端面齒廓為延伸漸開線，法向齒廓為直線.
一入 ，c 漸開線蝸桿(ZI型)，這種蝸桿的端面齒廓為漸開線；d:錐面包絡(luò)圓柱蝸桿(Si型)，是一種非線性螺旋曲面蝸桿，法向和軸向截面均為曲線；e 圓弧圓柱蝸桿(ZC型)。(2)環(huán)面包絡(luò)蝸桿，主要有三種平面一次包絡(luò)環(huán)面蝸桿，平面二次包絡(luò)環(huán)面蝸桿和直廓環(huán)面蝸桿。不同的蝸桿，加工方式也存在不同，除a(型蝸桿之外，其余蝸桿都可在車床上加工完成，但車刀的裝夾位置及方式均各有不同。傳統(tǒng)的蝸桿加工方式主要有以下三種類型。1、車床車制不同的蝸桿主要靠車刀的形狀及車刀的安裝位置來保證蝸桿的各參數(shù)，對于多頭蝸桿，需要車床工人手動分度，車刀形狀主要依靠工人手動磨制而成，在車制蝸桿的過程中，對工人的視力、意志力、基本技術(shù)水平、身體條件等都提出了很高的要求，由于車制蝸桿只能有技術(shù)水平較高、身體條件較好的車工操作，且車制過程當(dāng)中存在很大的主觀性，很大程度上影響了工件的加工精度，這種加工方式限制了蝸桿加工的質(zhì)量和效率。2、旋風(fēng)銑制旋風(fēng)銑是和車床配套使用的高速螺紋銑削裝置，分為內(nèi)切式和外切式兩種。在旋風(fēng)銑制過程中，共存在5個運(yùn)動a-刀盤帶動硬質(zhì)合金成型刀高速旋轉(zhuǎn)；b-車床主軸帶動工件慢速旋轉(zhuǎn)；C-旋風(fēng)銑根據(jù)工件螺距或?qū)С萄毓ぜS向運(yùn)動；d-旋風(fēng)銑在車床中拖板帶動下進(jìn)行徑向運(yùn)動；e_旋風(fēng)銑在一定角度范圍內(nèi)還有螺旋升角調(diào)整的自由度。由于旋風(fēng)銑是旋風(fēng)銑頭和普通車床組裝改制而成，零件加工精度無法保證，常用于粗加工。
3、蝸桿磨制在專用蝸桿磨削機(jī)床上，由成型砂輪包絡(luò)蝸桿面完成。這種加工方式只適用于精加工，且對機(jī)床的精度要求高，不容易推廣。從以上三點(diǎn)可以看出，以上加工方式存在著各自的缺點(diǎn)在加工精度、加工效率、 普及性等方面存在著無法突破的制約，對于需要大批量、高精度制作的蝸桿，無法滿足加工要求。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷，本發(fā)明的目的是提出一種蝸桿以銑代車的加工方法及其實(shí)施裝置，解決傳統(tǒng)蝸桿加工對加工技師高要求和依賴性的問題，提高蝸桿加工效率及成品精度。本發(fā)明的第一個目的，一種蝸桿以銑代車的加工方法，其實(shí)現(xiàn)的特征在于采用二加一維的數(shù)控機(jī)床裝配固定待加工的蝸桿原坯，所述蝸桿原坯在中心軸所在的二維平面內(nèi)分別沿中心軸延伸的軸向和與中心軸相垂直的軸向程控位移，且沿中心軸的一維軸向程控自轉(zhuǎn)；在垂直于所述二維平面的第四維軸向上，采用銑刀相對蝸桿原坯表面的伸縮調(diào)節(jié)進(jìn)行銑削加工，所述銑刀相對二維平面的投影坐標(biāo)保持不變。進(jìn)一步地，所述蝸桿原坯的二維程控位移，一維程控自轉(zhuǎn)及銑刀的一維伸縮調(diào)節(jié)通過數(shù)控機(jī)床的同一控制器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。本發(fā)明的第二個目的，一種蝸桿以銑代車的實(shí)施裝置，基于數(shù)控機(jī)床及其控制器而構(gòu)建，其實(shí)現(xiàn)目的技術(shù)特征在于所述數(shù)控機(jī)床具有程控的四軸聯(lián)動鏜銑中心，包括二維軸向上的第一夾具、第二夾具，用于裝配蝸桿原坯并帶動使其二維軸向程控位移，所述二維軸向?yàn)槲仐U原坯中心軸延伸的軸向和與中心軸相垂直的軸向；一維軸向上程控自轉(zhuǎn)的第三夾具，用于與第二夾具相對夾固所述蝸桿原坯并帶動使其軸向自轉(zhuǎn)，所述一維軸向?yàn)槲仐U原坯的中心軸軸向；第四維軸向上的銑刀，與二維軸向的第一夾具、第二夾具構(gòu)成正交三維結(jié)構(gòu)，所述銑刀沿第四維軸向相對蝸桿原坯表面伸縮式程控調(diào)節(jié)，并且所述第一夾具、第二夾具、第三夾具和銑刀的程控驅(qū)動端一一連至數(shù)控機(jī)床的控制器。進(jìn)一步地，所述第一夾具平行于蝸桿原坯中心軸設(shè)有導(dǎo)槽，所述第二夾具滑動嵌接于導(dǎo)槽之上，所述第三夾具一體集成于第二夾具之上，三夾具構(gòu)成四軸聯(lián)動鏜銑中心的蝸桿原坯裝接底座結(jié)構(gòu)。進(jìn)一步地，所述銑刀為一體涂層成型結(jié)構(gòu)，且其法向截面形狀為倒梯形，所述銑刀的拔模角與蝸桿壓力角相等。本發(fā)明蝸桿加工方法及其實(shí)施裝置這一創(chuàng)新方案的提出，較之于傳統(tǒng)加工方式明顯縮短了蝸桿的加工工時，提高了加工效率和質(zhì)量，同時降低了對技師的依賴性及工人的勞動作業(yè)強(qiáng)度，使其更專注于成品質(zhì)量的把關(guān)。此外，該以銑代車的加工方法實(shí)施條件成熟，易于推廣。以下便結(jié)合實(shí)施例附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳述，以使本發(fā)明技術(shù)方案更易于理解、掌握。


圖1是本發(fā)明蝸桿的四軸聯(lián)動鏜銑中心的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明所用銑刀的立體結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是本發(fā)明加工制得的蝸桿的立體結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式以下便以ZN型法向直廓蝸桿為例，詳細(xì)介紹利用四周聯(lián)動數(shù)控鏜銑中心和涂層成型銑刀加工蝸桿的整個過程，輔助軟件以UGNX為例。首先根據(jù)加工要求進(jìn)行圖紙及造型準(zhǔn)備，在了解了蝸桿頭數(shù)、模數(shù)、直徑系數(shù)等關(guān)鍵參數(shù)后，根據(jù)蝸桿公式轉(zhuǎn)化計(jì)算機(jī)識別的參數(shù)方程。以下所例舉的僅為特定蝸桿型號的關(guān)鍵參數(shù)及其轉(zhuǎn)換后的參數(shù)方程，實(shí)際加工中，根據(jù)蝸桿類型、型號的不同，該些關(guān)鍵參數(shù)及其參數(shù)方程中的具體賦值將有所變化。繼而，根據(jù)蝸桿參數(shù)選擇合適的銑刀。在本例中，蝸桿為法向直廓蝸桿，在法向截面上銑刀形狀為倒梯形，本例采用成型銑刀加工，即銑刀拔模角等于蝸桿壓力角，在銑刀底刃下到基圓直徑深度時，銑刀在分度圓深度的直徑尺寸等于軸向齒厚。再從數(shù)控機(jī)床所具有程控的四軸聯(lián)動鏜銑中心結(jié)構(gòu)組成來看，其包括二維軸向上的第一夾具1、第二夾具，用于裝配蝸桿原坯7并帶動使其二維軸向程控位移，該二維軸向?yàn)槲仐U原坯7中心軸延伸的軸向和與中心軸相垂直的軸向；且第二夾具為由沿蝸桿原坯7兩端分布的主夾具21和副夾具22相對夾合構(gòu)成。一維軸向上程控自轉(zhuǎn)的第三夾具3，用于與第二夾具相對夾固蝸桿原坯7并帶動使其軸向自轉(zhuǎn)，該一維軸向?yàn)槲仐U原坯7的中心軸軸向；第四維軸向上的銑刀8，與二維軸向的第一夾具、第二夾具構(gòu)成正交三維結(jié)構(gòu)，該銑刀8的刀頭部分具有用于銑削加工的螺紋條，銑刀8在驅(qū)動機(jī)構(gòu)4的作用下沿第四維軸向相對蝸桿原坯7表面伸縮式程控調(diào)節(jié)，并對蝸桿原坯7表面進(jìn)行銑削加工。并且該第一夾具丨、第二夾具、第三夾具3發(fā)生位移的程控驅(qū)動端及銑刀的驅(qū)動機(jī)構(gòu)4 一一連至數(shù)控機(jī)床的控制器(未圖示)。而在完成前述圖紙及造型準(zhǔn)備的基礎(chǔ)上，對該控制器輸入加工編程軟件。則該些夾具及銑刀便可在程序控制下對蝸桿原坯7進(jìn)行全自動、高精度銑削加工，制得端面齒廓91為延伸漸開線，法向齒廓為直線的直廓蝸桿9。通過以上實(shí)施例對于本發(fā)明以銑代車的蝸桿加工方法及實(shí)施裝置的詳細(xì)描述，可以顯而易見地看到其技術(shù)優(yōu)勢明顯1、縮短了加工工時，提高了加工效率。尤其是多頭蝸桿，以六頭送經(jīng)蝸桿為例，原來在車床車制加工，每件需要10-12個小時才能完成，相當(dāng)于一個工人一天的勞動量，而新的加工方式2小時就可完成一件。2、降低了工人勞動強(qiáng)度和對操作工人傳統(tǒng)技術(shù)水平的要求。由于采用智能化控制機(jī)床加工，無需專人看管和手工操作機(jī)床，工人只需和機(jī)床采用微電腦對話人機(jī)交互就可完成加工，大大降低了勞動強(qiáng)度。對于工人的磨刀技術(shù)、眼手腦協(xié)作能力均降低了要求。3、提高了加工質(zhì)量。數(shù)控機(jī)床精度高，精度是車床的5倍，而且數(shù)控機(jī)床可以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速切削和粗精加工連續(xù)切削，簡化了工藝要求，減少了人為因素對質(zhì)量的影響。
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4、易于推廣。由于數(shù)控機(jī)床、數(shù)控刀具已經(jīng)發(fā)展到了一個成熟的階段，這種加工技不存在傳統(tǒng)加工方式的諸多限制，可迅速推廣和執(zhí)行。上述實(shí)施例只為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并加以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍，凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種蝸桿以銑代車的加工方法，其特征在于采用二加一維的數(shù)控機(jī)床裝配固定待加工的蝸桿原坯，所述蝸桿原坯在中心軸所在的二維平面內(nèi)分別沿中心軸延伸的軸向和與中心軸相垂直的軸向程控位移，且沿中心軸的一維軸向程控自轉(zhuǎn)；在垂直于所述二維平面的第四維軸向上，采用銑刀相對蝸桿原坯表面的伸縮調(diào)節(jié)進(jìn)行銑削加工，所述銑刀相對二維平面的投影坐標(biāo)保持不變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種蝸桿以銑代車的加工方法，其特征在于所述蝸桿原坯的二維程控位移，一維程控自轉(zhuǎn)及銑刀的一維伸縮調(diào)節(jié)通過數(shù)控機(jī)床的同一控制器實(shí)現(xiàn)驅(qū)動。
3.一種蝸桿以銑代車的實(shí)施裝置，基于數(shù)控機(jī)床及其控制器而構(gòu)建，其特征在于所述數(shù)控機(jī)床具有程控的四軸聯(lián)動鏜銑中心，包括二維軸向上的第一夾具、第二夾具，用于裝配蝸桿原坯并帶動使其二維軸向程控位移， 所述二維軸向?yàn)槲仐U原坯中心軸延伸的軸向和與中心軸相垂直的軸向；一維軸向上程控自轉(zhuǎn)的第三夾具，用于與第二夾具相對夾固所述蝸桿原坯并帶動使其軸向自轉(zhuǎn)，所述一維軸向?yàn)槲仐U原坯的中心軸軸向；第四維軸向上的銑刀，與二維軸向的第一夾具、第二夾具構(gòu)成正交三維結(jié)構(gòu)，所述銑刀沿第四維軸向相對蝸桿原坯表面伸縮式程控調(diào)節(jié)，并且所述第一夾具、第二夾具、第三夾具和銑刀的程控驅(qū)動端一一連至數(shù)控機(jī)床的控制器。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種蝸桿以銑代車的實(shí)施裝置，其特征在于所述第一夾具平行于蝸桿原坯中心軸設(shè)有導(dǎo)槽，所述第二夾具滑動嵌接于導(dǎo)槽之上，所述第三夾具一體集成于第二夾具之上，三夾具構(gòu)成四軸聯(lián)動鏜銑中心的蝸桿原坯裝接底座結(jié)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種蝸桿以銑代車的實(shí)施裝置，其特征在于所述銑刀為一體涂層成型結(jié)構(gòu)，且其法向截面形狀為倒梯形，所述銑刀的拔模角與蝸桿壓力角相等。
全文摘要
本發(fā)明揭示了一種蝸桿以銑代車的加工方法及其實(shí)施裝置，其采用數(shù)控機(jī)床裝配固定待加工的蝸桿原坯，通過程控驅(qū)動蝸桿原坯在中心軸所在的二維平面內(nèi)分別沿中心軸延伸的軸向和與中心軸相垂直的軸向程控位移，且沿中心軸的一維軸向程控自轉(zhuǎn)；同時在垂直于該二維平面的第四維軸向上，采用銑刀相對蝸桿原坯表面的程控伸縮調(diào)節(jié)進(jìn)行銑削加工。通過數(shù)控機(jī)床控制器對上述四維軸向上的驅(qū)動控制，實(shí)現(xiàn)全自動的蝸桿加工。較之于傳統(tǒng)加工方式明顯縮短了蝸桿的加工工時，提高了加工效率和質(zhì)量，同時降低了對技師的依賴性及工人的勞動作業(yè)強(qiáng)度，使其更專注于成品質(zhì)量的把關(guān)。此外，該以銑代車的加工方法實(shí)施條件成熟，易于推廣。
文檔編號B23F13/00GK102371403SQ20111020760
公開日2012年3月14日 申請日期2011年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月25日
發(fā)明者劉希望 申請人:蘇州利德紡織機(jī)件有限公司