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1、(10)申请公布号 CN 104014885 A (43)申请公布日 2014.09.03 C N 1 0 4 0 1 4 8 8 5 A (21)申请号 201410287398.1 (22)申请日 2014.06.25 B23H 7/02(2006.01) B23H 7/26(2006.01) B23H 9/00(2006.01) (71)申请人查济瑞 地址 100043 北京市石景山区八角中里 25-1902室 (72)发明人查济瑞 (54) 发明名称 一种直锥齿轮的加工方法 (57) 摘要 本发明涉及一种直锥齿轮的加工方法，采用 电火花线切割设备，选用上下两送丝头，分别实现 两维数控跟。
2、踪，切割工作过程则采用切割丝跟踪 预设路径的成形法方式；该具体过程为：按工件 节锥角设置好工件轴线的倾斜位置；调节两送 丝头的高度设置；联动调节两送丝头在各自水平 面内的位置，达到与垂直的节锥母线重合；两送 丝头跟踪曲线的绘制；启动切割动作，完成齿轮 加工。本发明避免了对切齿机床昂贵的内部机构 和配套刀具的需求，因而组成快，投入少；并且， 在确定方案时充分地运用移植手段；由于加工中 不发生接触，受力变形和功耗都小-作为工具的 切割丝简单易得，便于使用与维护。 (51)Int.Cl. 权利要求书1页 说明书4页 附图1页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页。
3、 说明书4页 附图1页 (10)申请公布号 CN 104014885 A CN 104014885 A 1/1页 2 1.一种直锥齿轮的加工方法，其特征在于，采用电火花线切割设备，选用上下两送丝 头，分别实现两维数控跟踪，切割工作过程则采用切割丝跟踪预设路径的成形法方式；该具 体过程为： 步骤a，切割前的准备，按工件节锥角设置好工件轴线的倾斜位置；此时工件轴剖面 中的一条节锥母线处于垂直； 步骤b，调节两送丝头的高度，使两送丝头分别置于工件大小端外便于进入处，并记下 对应位置的锥距值R1和R2； 步骤c，联动调节两送丝头在各自水平面内的位置，达到与垂直的节锥母线重合，将其 确定作为跟踪曲线的坐。
4、标原点后，两送丝头随即回退到选定的起始点； 步骤d，两送丝头跟踪曲线的绘制； 步骤e，启动切割动作，完成齿轮加工。 2.根据权利要求1所述的直锥齿轮的加工方法，其特征在于， 步骤d1，按照计算出的当量圆柱齿轮半径Rv，利用现成的绘制公式曲线的功能，输入 必要参数后画出齿面渐开线； 步骤d2，将齿面渐开线改成一个齿距角范围内的齿形或齿槽曲线； 步骤d3，以坐标原点为缩放基点，缩放比取为R1/R和R2/R，其中R为已知的工件大端 锥距； 通过比例缩放功能直接得出两送丝头的跟踪曲线。 3.根据权利要求2所述的直锥齿轮的加工方法，其特征在于，上述步骤e的具体过程 为： 步骤e1，启动加工后，工件先保持。
5、原地不动，两送丝头从起始点出发，以相同的插补分 割点数和相位，同步地逐点跟踪各自的曲线，完成一个齿距角的切割加工后，停止在起始点 上，静候工件回绕自身轴线实行一次分度动作，到达下一齿的加工位置； 步骤e2，重复同样的过程，周而复始，直到完成整圈齿的加工。 权 利 要 求 书CN 104014885 A 1/4页 3 一种直锥齿轮的加工方法 技术领域 0001 本发明涉及齿轮加工领域，尤其涉及一种数控电火花线切割直锥齿轮的新加工方 法。 背景技术 0002 直齿锥齿轮或简称为直锥齿轮，是常用的一种机械传动副部件，用于在相交的两 转轴间传递转动。作为一种空间啮合副的直锥齿轮副，它的基本传动关系来源。
6、于一对节圆 锥之间产生的相对滚动，由此形成位于球面上的导致两齿面相互接触的渐开线齿形曲线。 此曲线与圆锥顶点用直线相连，形成的直纹锥面就是直锥齿轮的理论工作齿面。由于球面 渐开线不能展开成为平面曲线，因而无法直接借用已经十分完善的渐开线圆柱齿轮的理论 分析和加工手段。 0003 为了克服此类实际困难，现有加工直锥齿轮的各种方法都以容忍少许误差为代 价，才能借用渐开线圆柱齿轮加工中行之有效的办法，实行加工，这包括成形法和展成法两 类。前一类方法要求设备条件较简单，难度较低，投入较少，但完成质量较差。因为采用一 个确定形线的刀具难以满足齿面不同部位的要求，往往偏差较大。后一类方法就是采用现 有加工。
7、直锥齿轮的专用机床，配用专用刀具逐齿实行展成法加工，这样做的主要困难在于 设备工具都很昂贵，所需投资很大。 0004 申请号为200810123589.9的中国专利，采用电火花线切割技术加工直锥齿轮的 发明专利，其将崭新的电加工和数控自动化新技术，向传统的齿轮制造业进行移植应用，以 便从其中固有的许多优势中直接受益。 0005 但，该专利中的最主要的不足之处在于，没有保证正确的工作齿面，该方法得出的 齿形曲线并不符合基于渐开线特点的基准齿形的要求，而是属于阿基米德螺旋线类型的曲 线。 0006 鉴于上述缺陷，本发明创作者经过长时间的研究和实践终于获得了本创作。 发明内容 0007 本发明的目的。
8、在于提供一种直锥齿轮的加工方法，用以克服上述技术缺陷。 0008 为实现上述目的，本发明提供一种直锥齿轮的加工方法，采用电火花线切割设备， 选用上下两送丝头，分别实现两维数控跟踪，切割工作过程则采用切割丝跟踪预设路径的 成形法方式；该具体过程为： 0009 步骤a，切割前的准备，按工件节锥角设置好工件轴线的倾斜位置；此时工件轴 剖面中的一条节锥母线处于垂直； 0010 步骤b，调节两送丝头的高度设置，使分别置于工件大小端外便于进入处，并记下 对应位置的锥距值R1和R2； 0011 步骤c，联动调节两送丝头在各自水平面内的位置，达到与垂直的节锥母线重合， 将其确定作为跟踪曲线的坐标原点后，两送丝。
9、头随即回退到选定的起始点； 说 明 书CN 104014885 A 2/4页 4 0012 步骤d，两送丝头跟踪曲线的绘制； 0013 步骤e，启动切割动作，完成齿轮加工。 0014 进一步， 0015 步骤d1，按照计算出的当量圆柱齿轮半径Rv，利用现成的绘制公式曲线的功能， 输入必要参数后画出齿面渐开线； 0016 步骤d2，将齿面渐开线改成一个齿距角范围内的齿形或齿槽曲线； 0017 步骤d3，以坐标原点为缩放基点，缩放比取为R1/R和R2/R，其中R为已知的工件 大端锥距； 0018 通过比例缩放功能直接得出两送丝头的跟踪曲线。 0019 进一步，上述步骤e的具体过程为： 0020 步。
10、骤e1，启动加工后，工件先保持原地不动，两送丝头从起始点出发，以相同的插 补分割点数和相位，同步地逐点跟踪各自的曲线，完成一个齿距角的切割加工后，停止在起 始点上，静候工件回绕自身轴线实行一次分度动作，到达下一齿的加工位置； 0021 步骤e2，重复同样的过程，周而复始，直到完成整圈齿的加工。 0022 与现有技术相比较本发明的有益效果在于：本发明采用背锥展开平面内假想的当 量圆柱齿轮作为近似替代；本发明避免了对切齿机床昂贵的内部机构和配套刀具的需求， 因而组成快，投入少。并且，在确定方案时充分地运用移植手段，促使新技术成果尽快在发 明中发挥作用；由于加工中不发生接触，受力变形和功耗都小-作为。
11、工具的切割丝简单易 得，便于使用与维护。 0023 电加工方法还有适于加工已经硬化处理或难加工材料的特殊能力。此外，本发明 针对前者选定的工作方式存在的主要的不足加以改进，使移植顺利完成，主要是改用成形 法并用当量圆柱齿轮作为最佳的近似替代，既保证较好的质量效果，又利于实施并促进直 锥齿轮加工技术融入数控自动化的新潮流。 0024 本发明以双送丝头可独立调控的电火花线切割机床新产品，替代单送丝头可调控 的老旧产品，有利于明显缩减对所需机床高度和切割丝工作长度的要求。 附图说明 0025 图1为本发明的设备配置和加工示意图； 0026 图2为本发明两送丝头实行跟踪切割的路径曲线。 具体实施方式 。
12、0027 以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。 0028 本发明采用电火花线切割设备选用上下两送丝头，可分别实现两维数控跟踪；切 割工作过程则改用切割丝跟踪预设路径的成形法方式；设置在工作区的配套装置采用可供 装夹调整工件位置并在切割间隙中实行分度的分度头或分度转台一类装置。 0029 请参阅图1所示，其为本发明的设备配置和加工示意图；该加工设备包括1，在本 实施例中其为一台双送丝头可独立调控的，可加工直纹锥面的立式电火花线切割机床；分 度工作台底座2、圆工作台3、工件毛坯4、上导丝架5和下导丝架6，其中，所述分度工作台 底座2设置在机床加工区；所述圆工作台3可调。
13、节工件轴心线按节锥角，并可对工件实 说 明 书CN 104014885 A 3/4页 5 行单齿分度；所述工件毛坯4固装在分度工作台上，可回绕倾斜的轴心线实行分度旋转；所 述上导丝架5和下导丝架6，其可分别自由调节高低位置，并在水平面中实行二维伺服跟 踪。 0030 在带有两个独立数控送丝头的电火花线切割机床，在其加工区一侧附设一分度工 作台，用于装夹工件和设置好工作姿态，并在切割工作循环中按照指令实行环绕工件轴线 的单齿分度。 0031 该具体过程为： 0032 步骤a，切割前的准备，按工件节锥角设置好工件轴线的倾斜位置；此时工件轴 剖面中的一条节锥母线处于垂直； 0033 步骤b，调节两送。
14、丝头的高度设置，使分别置于工件大小端外便于进入处，并记下 对应位置的锥距值R1和R2； 0034 步骤c，联动调节两送丝头在各自水平面内的位置，达到与垂直的节锥母线重合， 将其确定作为跟踪曲线的坐标原点后，两送丝头随即回退到选定的起始点； 0035 步骤d，两送丝头跟踪曲线的绘制； 0036 切割丝的跟踪目标是当量圆柱齿轮的齿形曲线，以此和圆锥顶点用一条条直线相 连所得的的直纹锥面，就取作直锥齿轮的工作表面。几何学指出，上述锥面的任何一个平行 于当量圆柱齿轮平面的横切面，得出的图形都存在相似性，这说明，可以任意选用两个不同 高度位置的送丝头，跟踪得到同一锥面的结果，条件是所采用跟踪曲线符合按比。
15、例缩放的 相似性关系。 0037 步骤d1，按照计算出的当量圆柱齿轮半径Rv，利用现成的绘制公式曲线的功能， 输入必要参数后画出齿面渐开线； 0038 步骤d2，将齿面渐开线改成一个齿距角范围内的齿形或齿槽曲线； 0039 步骤d3，以坐标原点为缩放基点，缩放比取为R1/R和R2/R，其中R为已知的工件 大端锥距；通过比例缩放功能直接得出两送丝头的跟踪曲线。 0040 具有齿体或齿槽两种情况，如附图2的A和B所示。分别表示设置一个齿体的中心 线，或一个齿槽的中心线位于工件轴剖面中，加工时表现为送丝头回绕齿体或齿槽的移动， 分别进行一个齿体或一个齿槽的加工。两者比较，加工结果差别不大。 0041。
16、 步骤e，启动切割动作，完成齿轮加工。 0042 编程中，上述附图2B的方式稍有便利，因为它的曲线始终两点都位于毛坯实体 外，与起始点之间可以一步到达。 0043 步骤e1，启动加工后，工件先保持原地不动，两送丝头从起始点出发，以相同的插 补分割点数和相位，同步地逐点跟踪各自的曲线，完成一个齿距角的切割加工后，停止在起 始点上，静候工件回绕自身轴线实行一次分度动作，到达下一齿的加工位置； 0044 步骤e2，重复同样的过程，周而复始，直到完成整圈齿的加工。 0045 图2为两送丝头实行跟踪切割的路径曲线。其中A和B分别示出针对一个齿或针 对一个齿槽两种可供选择的情况。图中：a为对应于大端附近下送丝头的跟踪曲线；b为对 应于小端附近上送丝头的跟踪曲线；c为垂直设置的节锥母线的顶视点，也是跟踪曲线坐 标原点和缩放基点所取位置，d为垂直的工件轴剖面的顶视直线。c和d在完成曲线绘制后 予以删除。 说 明 书CN 104014885 A 4/4页 6 0046 以上所述仅为本发明的较佳实施例，对发明而言仅仅是说明性的，而非限制性的。 本专业技术人员理解，在发明权利要求所限定的精神和范围内可对其进行许多改变，修改， 甚至等效，但都将落入本发明的保护范围内。 说 明 书CN 104014885 A 1/1页 7 图1 图2 说 明 书 附 图CN 104014885 A 。