阿基米德螺旋線插補(bǔ)機(jī)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于機(jī)械控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種數(shù)字控制機(jī)構(gòu)，廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造，尤 其涉及一種應(yīng)用于金屬切削刀具制造、刀具修磨機(jī)床等自動(dòng)機(jī)械的控制和調(diào)節(jié)裝置。
【背景技術(shù)】
[0002] 金屬切削刀具制造、刀具修磨，特別是齒輪刀具、成型鏟齒銑刀的制造通常采用傳 統(tǒng)的鏟齒車(chē)床來(lái)完成刀具毛坯的齒背鏟削，形成后刀面。為了保證刀具的使用壽命和加工 精度，刀具的后刀面應(yīng)為阿基米德螺旋面。傳統(tǒng)的鏟齒車(chē)床，其刀架（砂輪架）通過(guò)廓線 為阿基米德螺線的凸輪機(jī)構(gòu)形成鏟削運(yùn)動(dòng)。然而，凸輪機(jī)構(gòu)在實(shí)際應(yīng)用中存在著很大的局 限性：若要改變鏟背量，形成不同的后角時(shí)，需重新調(diào)整或者更換凸輪；凸輪輪廓曲線的復(fù) 雜性使凸輪的加工制造和機(jī)構(gòu)各部件的安裝調(diào)整困難；凸輪機(jī)構(gòu)是高副，接觸應(yīng)力大，無(wú)法 傳遞較大的功率或力；凸輪機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中高速運(yùn)行，磨損快，長(zhǎng)時(shí)間使用會(huì)使從動(dòng)件的 運(yùn)動(dòng)失真，因而不能應(yīng)用在重復(fù)精度要求較高的場(chǎng)合；凸輪機(jī)構(gòu)還存在壓力角過(guò)大問(wèn)題，為 獲得較好的力傳遞特性，只能增大凸輪的基圓半徑，使凸輪體積增加，造成機(jī)構(gòu)的緊湊性下 降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種阿基米德螺旋線插補(bǔ)機(jī)構(gòu)，替代現(xiàn)有 技術(shù)中通過(guò)鏟齒車(chē)床的凸輪機(jī)構(gòu)進(jìn)行鏟削運(yùn)動(dòng)以形成阿基米德螺旋線的方法，用于克服現(xiàn) 有技術(shù)中阿基米德螺旋線加工中凸輪機(jī)構(gòu)存在局限性的現(xiàn)象。
[0004] 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種阿基米德螺旋線插補(bǔ)機(jī)構(gòu)，包 括控制器、電動(dòng)機(jī)、極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述控制器用于輸出控制信號(hào)至電動(dòng)機(jī) 以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角控制極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的角位移和極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的 直線位移，電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)角速度和極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度；所 述極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的軸線即極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向與極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)軸線的法平面平行，且 極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)同時(shí)運(yùn)動(dòng)形成阿基米德螺旋線。
[0005] 作為技術(shù)方案的補(bǔ)充，所述控制器由極角控制器和極徑控制器組成，所述電動(dòng)機(jī) 由極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)和極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)組成。
[0006] 作為技術(shù)方案的進(jìn)一步補(bǔ)充，所述阿基米德螺旋線插補(bǔ)機(jī)構(gòu)還包括極角控制電機(jī) 驅(qū)動(dòng)器和極徑控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0007] 極角控制器，其內(nèi)置控制算法，用于控制極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，極角控制 器通過(guò)內(nèi)置的控制算法獲得極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速并輸出所述轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的控制 信號(hào)至極角控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0008] 極角控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器接收極角控制器輸出的所述轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的控制信號(hào)并根據(jù) 所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，控制極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速；
[0009] 極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，與極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角控制極角運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)的角位移，極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的角速度；
[0010] 極徑控制器，其內(nèi)置控制算法，用于控制極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，極徑控制 器通過(guò)內(nèi)置的控制算法獲得極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速并輸出所述轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的控制 信號(hào)至極徑控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0011] 極徑控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，接收極徑控制器輸出的所述轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速的控制信號(hào)并根據(jù) 所述控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，控制極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速；
[0012] 極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，與極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)連接，極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角控制極徑運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)的直線位移，極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速控制極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)速度。
[0013] 作為技術(shù)方案更進(jìn)一步的補(bǔ)充，極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為等角速度運(yùn)動(dòng)時(shí)，極 角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角由運(yùn)動(dòng)方程
所確定；
[0014] 極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)規(guī)律為P =a+b0時(shí)，極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角由運(yùn)動(dòng)方程
所確定；
[0015] 其中：
[0016] P :極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的直線位移；
[0017] h :螺旋副傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的基本導(dǎo)程；
[0018] 0:極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)角位移；
[0019] % :極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角；
[0020] 約：極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)的轉(zhuǎn)角；
[0021] i4 :極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；
[0022] i5:極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)比；
[0023] a、b:常數(shù)。
[0024] 有益效果：
[0025] 1.本發(fā)明使用控制器控制電動(dòng)機(jī)，進(jìn)而使用電動(dòng)機(jī)控制極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)和極角運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)阿基米德螺旋線插補(bǔ)加工，使阿基米德螺旋線加工不再使用凸輪機(jī)構(gòu)，解決了現(xiàn) 有技術(shù)中使用凸輪機(jī)構(gòu)存在局限性的問(wèn)題。
[0026] 2.采用數(shù)字控制技術(shù)使阿基米德螺旋線插補(bǔ)機(jī)構(gòu)具有應(yīng)用靈活性；通過(guò)改變編 程數(shù)據(jù)可以獲得無(wú)限種阿基米德螺旋線（鏟背運(yùn)動(dòng)規(guī)律）的預(yù)定運(yùn)動(dòng)規(guī)律；
[0027] 3.本發(fā)明在需要改變阿基米德螺線運(yùn)動(dòng)參數(shù)時(shí)，只需要通過(guò)數(shù)字控制電動(dòng)機(jī)的運(yùn) 動(dòng)參數(shù)（包括轉(zhuǎn)角，角速度和角加速度）即可獲得不同的阿基米德螺線運(yùn)動(dòng)參數(shù)，增大了機(jī) 構(gòu)的應(yīng)用范圍和靈活性。
[0028] 4.本發(fā)明的極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)采用絲桿、螺母副，控制精度高；克服了高副的接觸應(yīng) 力大、磨損快、從動(dòng)件運(yùn)動(dòng)失真等不足，可以應(yīng)用在重復(fù)精度要求高的場(chǎng)合。
【附圖說(shuō)明】
[0029] 本發(fā)明共有附圖2幅；
[0030] 圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031] 圖2為發(fā)明實(shí)施例1的阿基米德螺旋線插補(bǔ)機(jī)構(gòu)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖。
[0032] 其中：
[0033] 1是控制器；
[0034] 201是極徑驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；
[0035] 202是極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；
[0036] 3 是同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)
[0037] 4 是極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0038] 401是極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的絲桿；
[0039] 402是極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的螺母
[0040] 5 是極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)；
[0041] 501是極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的蝸輪；
[0042] 502是極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的蝸桿。
【具體實(shí)施方式】
[0043] 為了進(jìn)一步闡釋本發(fā)明創(chuàng)造，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明說(shuō)明。
[0044] 實(shí)施例1 :
[0045] 一種阿基米德螺旋線插補(bǔ)機(jī)構(gòu)，包括控制器1、電動(dòng)機(jī)、極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5和極徑運(yùn) 動(dòng)機(jī)構(gòu)4,還包括極角控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和極徑控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器；
[0046] 本實(shí)施例中，控制器1采用可編程控制器，電動(dòng)機(jī)是步進(jìn)電機(jī)，本實(shí)施例中的阿基 米德螺旋線插補(bǔ)機(jī)構(gòu)還包括傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)具有兩個(gè)，一個(gè)連接電動(dòng)機(jī)與極角運(yùn)動(dòng)機(jī) 構(gòu)5,另一個(gè)連接電動(dòng)機(jī)與極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4,該傳動(dòng)機(jī)構(gòu)是同步齒形帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)3;極徑運(yùn)動(dòng) 機(jī)構(gòu)4是絲桿/螺母副，（絲桿401，螺母402);極徑運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)4和極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5安裝于 支撐板上。本實(shí)施例中，極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5是蝸輪/蝸桿傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，蝸桿502是極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu) 5的主動(dòng)件，蝸輪501是極角運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)5的從動(dòng)件，蝸輪501與蝸桿502安裝于同一個(gè)軸上。
[0047] 所述控制器1用于輸出控制信號(hào)至電動(dòng)機(jī)以控制電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，控制器1 由極角控制器和極徑控制器組成，極角控制器，其內(nèi)置控制算法，用于控制極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī) 202的轉(zhuǎn)角和轉(zhuǎn)速，極角控制器通過(guò)內(nèi)置的控制算法獲得極角驅(qū)動(dòng)電動(dòng)