專利名稱：三軸數(shù)控斜齒柱齒輪線切割機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種三軸數(shù)控斜齒柱齒輪線切割機，用于齒輪加工，屬于機械制造工程技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
眾所周知數(shù)控切割機加工齒輪，比傳統(tǒng)工藝滾齒插齒靈活，不用復(fù)雜刀具齒輪滾刀和插齒刀，并能實現(xiàn)淬火后加工，避免熱處理變形和表面微裂，同時其切削量是齒面的面積，切下整塊齒溝金屬，而不像滾齒插扦齒加工，把整塊溝齒金屬都切成鐵屑。因此能耗較少，當(dāng)齒輪模數(shù)較大時，加工費用比較低，加工切削力很小，機床剛性很易滿足。盡管數(shù)控切割加工齒輪有以上優(yōu)點，但目前現(xiàn)有技術(shù)的數(shù)控切割機用作齒輪加工受到局限，這因為現(xiàn)有技術(shù)切割機是直角坐標(biāo)，兩軸聯(lián)動控制，平面直角兩軸控制不能加工斜齒柱齒，而斜齒柱齒又是在工業(yè)中常用的。不能加工斜齒柱齒輪，就不能說是完全的柱齒輪加工機床。而且現(xiàn)有技術(shù)的線切割機是以工作臺的前后左右移動來實現(xiàn)坐標(biāo)移動的，工作臺的導(dǎo)軌長度必須大于二倍工件直徑的尺寸，機床活動的面積范圍是兩倍工件直徑的平方以上，尺寸大的齒輪很難實現(xiàn)加工，加工5米直徑的風(fēng)電偏航齒輪，機床的活動的面積要求100平方米以上，實現(xiàn)這種齒輪的加工幾乎不可能。

發(fā)明內(nèi)容為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型提供了一種采用極坐標(biāo)三軸控制的三軸數(shù)控斜齒柱齒輪線切割機。本實用新型是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的一種三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機，包括機頭、床身和工作臺，其特征是所述床身上設(shè)有向徑導(dǎo)軌，向徑導(dǎo)軌通過絲杠連接向徑電機，向徑導(dǎo)軌上方設(shè)有機頭座，機頭座上設(shè)有機頭蝸輪，機頭蝸輪和機頭電機通過機頭蝸桿連接，機頭座上設(shè)有切割機線架，切割機線架上設(shè)有切割線，向徑電機帶動機頭沿機床向徑導(dǎo)軌移動；工作臺上設(shè)有工作臺蝸輪、工作臺蝸輪和工作臺電機通過工作臺蝸桿連接，工作臺上方設(shè)有工件齒輪。所述的三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機，其特征是以極坐標(biāo)原理控制，機頭沿徑向?qū)к夁\動實現(xiàn)向徑，工作臺轉(zhuǎn)角實現(xiàn)極角，所述向徑電機、工作臺電機與數(shù)控系統(tǒng)連接按公式
I
cos σ,:: -t.聯(lián)動控制。
Λ .機頭轉(zhuǎn)角實現(xiàn)了工件嚙合點法向量轉(zhuǎn)角，所述工作臺電機和機頭電機數(shù)控系統(tǒng)連接按公式α 2 = α κ聯(lián)動控制。所述切割機線架可繞X軸轉(zhuǎn)動調(diào)整角實現(xiàn)斜齒輪斜角，即螺旋角。本實用新型三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機采用極坐標(biāo)三軸控制，工件齒輪的漸開線齒形的發(fā)生點的嚙合角α κ為極坐標(biāo)的極角，而該點的嚙合半徑Rk為極坐標(biāo)的向經(jīng)，對于一定的工件齒輪，其漸開線基圓半徑R。已定，根據(jù)漸開線齒輪嚙合理論，齒輪的基圓半徑R。與其嚙合半徑Rk之比是齒輪嚙角α κ的余弦。以1為變量改變α κ，發(fā)生點K在齒輪徑向運動就成標(biāo)準(zhǔn)的漸開線齒形。而機床直線移動只需在件齒輪全齒高范圍移動即可，加工標(biāo)準(zhǔn)內(nèi)最大模數(shù)M = 50的齒輪也只需移動112. 5毫米、加上直徑5米的風(fēng)電偏航齒輪的機床面積也只需30平方米以內(nèi)，從而實現(xiàn)大尺寸齒輪的加工問題。 斜齒輪是空間嚙合，切割線是發(fā)生面上一根線，把這根線調(diào)整成齒輪斜角即螺旋β，隨著Rk的變化，發(fā)生面貼著基圓柱無滑動的滾動一個角度α2是嚙合點法向量的轉(zhuǎn)角，也是工件齒輪齒形的發(fā)生平面在嚙合點與半徑的交角，實施的是機頭轉(zhuǎn)角。這是采用三軸聯(lián)動實現(xiàn)斜齒輪加工的原理。斜角β也是個變量，因此機床是四軸，但β軸只是調(diào)整而不參與聯(lián)動，因此機床是RK、α κ和α2三軸聯(lián)動的。當(dāng)β等于零，則02也等于零，這是加工圓柱直齒正齒輪、系統(tǒng)只Rk和α κ兩軸聯(lián)動。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是實現(xiàn)了斜齒圓柱外齒輪和斜齒圓內(nèi)齒輪的加工，同時還可實現(xiàn)用小尺寸的機床加工特大尺寸的齒輪。
以下結(jié)合附圖對本實用新型作進一步的說明。附


圖1為本實用新型三軸數(shù)控斜齒柱齒輪線切割機的原理示意圖；附圖2為附
圖1的俯視圖；附圖3為本實用新型三軸數(shù)控斜齒柱齒輪線切割機加工外齒輪示意圖；附圖4為本實用新型三軸數(shù)控斜齒柱齒輪線切割機加工內(nèi)齒輪示意圖；圖中，1-絲杠，2-床身，3-向徑電機，4-徑向?qū)к墸?-機頭座，6_機頭蝸桿，7_機頭蝸輪，8-機頭，9-切割機線架，10-切割線，11-工作齒輪，12-工作臺，13-工作臺蝸輪，14-工作臺蝸桿，15-工作臺電機，16-機頭電機，β-切割機線架轉(zhuǎn)角，Z2-機頭中心座標(biāo)，Ct2-機頭轉(zhuǎn)角，X -水平軸，Z1-工作臺中心座標(biāo)，α κ-工作臺轉(zhuǎn)角，D11-齒溝前側(cè)齒頂哨合點，G11-齒溝前側(cè)齒根嚙合點，D12-齒溝后側(cè)齒頂嚙合點，G12-齒溝后側(cè)齒跟嚙合點，D21-相鄰齒溝前側(cè)齒頂嚙合點，R0-基圓半徑，K-嚙合點，Rk-嚙合點半徑，R0-外圓半徑，Rn-嚙合根圓半徑，Re-齒根圓半徑。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
，對本實用新型做進一步說明。附圖是本實用新型的具體實施例。該實施例為一種三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機，包括機頭8、床身2和工作臺12，其特征是所述床身2上設(shè)有向徑導(dǎo)軌4，向徑導(dǎo)軌4通過絲杠I連接向徑電機3，向徑導(dǎo)軌4上方設(shè)有機頭座5，機頭座5上設(shè)有機頭蝸輪7，機頭蝸輪7和機頭電機16通過機頭蝸桿6連接，機頭座5上設(shè)有切割機線架9，切割機線架9上設(shè)有切割線10，向徑電機3帶動機頭5沿機床向徑導(dǎo)軌4移動；工作臺12上設(shè)有工作臺蝸輪13、工作臺蝸輪13和工作臺電機15通過工作臺蝸桿14連接，工作臺12上方設(shè)有工件齒輪11。本發(fā)明三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機，以極坐標(biāo)原理控制，機頭S沿徑向?qū)к?運動實現(xiàn)向徑Rk，工作臺12轉(zhuǎn)角實現(xiàn)極角α κ，所述向徑電機3、工作臺電機15與數(shù)控系統(tǒng)連
接按公式CO、￠:/. Z 聯(lián)動控制。機頭轉(zhuǎn)角α 2實現(xiàn)了工件嚙合點法向量轉(zhuǎn)角Ct2，所述
Λ .工作臺電機15和機頭電機16數(shù)控系統(tǒng)連接按公式α 2 = α κ聯(lián)動控制。所述切割機線架9可繞X軸轉(zhuǎn)動調(diào)整角實現(xiàn)斜齒輪斜角β，即螺旋角。附
圖1是本發(fā)明三軸數(shù)控斜齒柱齒切割機實施例示意圖，由床身2、機頭5和工作臺10組成，床身2上的向徑導(dǎo)軌4由向徑電機3驅(qū)動絲杠1，帶著機頭5沿機床向徑導(dǎo)軌4移動，也就實現(xiàn)了向徑Rk的變量。工作臺中心垂直座標(biāo)Z1，當(dāng)工作臺電機15驅(qū)動工作臺蝸桿14傳動工作臺蝸輪13，帶著工作臺12繞Z2轉(zhuǎn)動實現(xiàn)了極角α κ的變量，向徑Rk和極角α κ，由數(shù)控系統(tǒng)連接向徑電機3和工作臺電機15按以下公式聯(lián)動控制
i
、+ + R.機頭座5下連向徑導(dǎo)軌4，上連機頭8，機頭座5上機頭中心座標(biāo)Z2，機頭電機16驅(qū)動機頭蝸桿6傳動機頭蝸輪7帶著機頭8，當(dāng)機頭8繞機頭座中心Z2座標(biāo)轉(zhuǎn)動時實現(xiàn)了嚙合點法向量的轉(zhuǎn)角即機頭轉(zhuǎn)角α2，由數(shù)控系統(tǒng)連接工作臺電機15和機頭電機16按以下公式聯(lián)動控制α 2 = α κ------------------------------------------2設(shè)定切割機線架9可繞X軸轉(zhuǎn)動β，β是根據(jù)工件齒的斜角，(也稱螺旋角)進行調(diào)整而不參與聯(lián)動。公式中RK是柱齒輪的嚙合半徑，α κ是柱齒輪的嚙合角即工件齒輪8繞工作臺10中心Z1軸的轉(zhuǎn)角，α 2是齒面嚙合點法線向量的轉(zhuǎn)角，即是切割機線架2繞機頭轉(zhuǎn)軸Z2的轉(zhuǎn)角，稱機頭轉(zhuǎn)角。附圖3和附圖4 是本發(fā)明三軸數(shù)控斜齒柱齒線切割機加工外圓柱和內(nèi)圓柱齒輪的示意圖，切齒從齒頂圓的齒溝前側(cè)齒頂嚙合點D11開始,完成齒溝前側(cè)的齒形到齒根嚙合點G11,扦補齒根曲線函數(shù)，完成齒根曲線到了齒溝后齒側(cè)齒根嚙合點G12,進入后齒側(cè)齒形線的加工到齒溝后齒側(cè)齒頂圓的嚙合點D12，直線坐標(biāo)達到齒頂圓半徑RD，一般情況齒輪的齒頂圓是車成的，所以Rk要多走出超越量再走到下一個相鄰的齒溝前側(cè)的齒頂嚙合點D21，開始下一個齒溝的加工。
權(quán)利要求1.一種三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機，包括機頭(8)、床身(2)和工作臺(12)，其特征是 所述床身⑵上設(shè)有向徑導(dǎo)軌⑷，向徑導(dǎo)軌⑷通過絲杠⑴連接向徑電機⑶，向徑導(dǎo)軌 ⑷上方設(shè)有機頭座(5)，機頭座(5)上設(shè)有機頭蝸輪(7)，機頭蝸輪(7)和機頭電機(16) 通過機頭蝸桿(6)連接，機頭座(5)上設(shè)有切割機線架(9)，切割機線架(9)上設(shè)有切割線(10)，向徑電機(3)帶動機頭(5)沿機床向徑導(dǎo)軌⑷移動；工作臺(12)上設(shè)有工作臺蝸輪(13)、工作臺蝸輪(13)和工作臺電機(15)通過工作臺蝸桿(14)連接，工作臺(12)上方設(shè)有工件齒輪(11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機，其特征是以極坐標(biāo)原理控制， 機頭⑶沿徑向?qū)к墷冗\動實現(xiàn)向徑(RK)，工作臺(12)轉(zhuǎn)角實現(xiàn)極角(α κ)，所述向徑電機(3)、工作臺電機(15)與數(shù)控系統(tǒng)連接按公式COS *聯(lián)動控制。1、、
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機，其特征是機頭轉(zhuǎn)角(α2)實現(xiàn)了工件嚙合點法向量轉(zhuǎn)角(α2)，所述工作臺電機(15)和機頭電機(16)數(shù)控系統(tǒng)連接按公式α 2 = α κ聯(lián)動控制。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機，其特征是所述切割機線架(9) 可繞X軸轉(zhuǎn)動調(diào)整角實現(xiàn)斜齒輪斜角(β)，即螺旋角。
專利摘要本實用新型公開了一種三軸數(shù)控斜齒柱齒輪切割機，包括機頭、床身和工作臺，床身上設(shè)有向徑導(dǎo)軌，向徑導(dǎo)軌通過絲杠連接向徑電機，向徑導(dǎo)軌上方設(shè)有機頭座，機頭座上設(shè)有機頭蝸輪，機頭蝸輪和機頭電機通過機頭蝸桿連接，機頭座上設(shè)有切割機線架，切割機線架上設(shè)有切割線，向徑電機帶動機頭沿機床向徑導(dǎo)軌移動；工作臺上設(shè)有工作臺蝸輪、工作臺蝸輪和工作臺電機通過工作臺蝸桿連接，工作臺上方設(shè)有工件齒輪。本實用新型采用極坐標(biāo)控制，以工件齒輪的半徑Rκ為向徑，嚙合ακ為極角，并設(shè)置了切割線繞水平軸可調(diào)斜角β，同時設(shè)置機頭轉(zhuǎn)角α2＝ακ。本實用新型實現(xiàn)了斜齒圓柱外齒輪和斜齒圓內(nèi)齒輪的加工，同時還可實現(xiàn)用小尺寸的機床加工特大尺寸的齒輪。
文檔編號B23H7/02GK202877670SQ201220498248
公開日2013年4月17日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者岑益南 申請人:岑益南