一种磨齿机控制方法及磨齿机.pdf

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摘要
申请专利号:

CN201210496835.1

申请日:

2012.11.29

公开号:

CN102922045A

公开日:

2013.02.13

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):B23F 5/04申请日:20121129授权公告日:20140813终止日期:20151129|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):B23F 5/04申请日:20121129|||公开

IPC分类号:

B23F5/04; B23Q15/22; B24B53/06

主分类号:

B23F5/04

申请人:

陈就

发明人:

陈就; 郑芳芳

地址:

435124 湖北省黄石市大冶市陈贵镇江添寿村

优先权:

专利代理机构:

重庆大学专利中心 50201

代理人:

胡正顺

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内容摘要

本发明的目的是提供一种磨齿机控制方法,以实现自动对中和连续磨齿。为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,一种磨齿机控制方法,采用包括工件主轴、砂轮主轴和修整轮主轴的磨齿机,包括以下步骤:1)记录安装在所述修整轮主轴上的修整轮的初始空间位置数据;2)采用所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上的砂轮进行修形,当修形完成时,所述修整轮与砂轮啮合,即获得所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据;3)通过检测获得安装在所述工件主轴上的待加工工件的齿形或齿槽的空间位置数据,并根据步骤2)所获得的砂轮齿槽或齿形的空间位置数据,调整所述砂轮和待加工工件的相对位置,实现待加工工件和砂轮的对刀。

权利要求书

权利要求书一种磨齿机控制方法,采用包括工件主轴、砂轮主轴和修整轮主轴的磨齿机,其特征在于,包括以下步骤:
1)记录安装在所述修整轮主轴上的修整轮的初始空间位置数据;
2)采用所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上的砂轮进行修形,当修形完成时,所述修整轮与砂轮啮合,即获得所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据;
3)通过检测获得安装在所述工件主轴上的待加工工件的齿形或齿槽的空间位置数据,并根据步骤2)所获得的砂轮齿槽或齿形的空间位置数据,调整所述砂轮和待加工工件的相对位置,实现待加工工件和砂轮的对刀。
根据权利要求1所述的一种磨齿机控制方法,其特征在于:步骤1)中所述修整轮的空间位置数据为修整轮表面的曲面数据,步骤2)中,所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据为砂轮的齿槽或齿形表面的曲面数据。
根据权利要求1所述的一种磨齿机控制方法,其特征在于:所述磨齿机中的砂轮主轴平行于修整轮主轴,所述工件主轴垂直于砂轮主轴;以任意一点为原点,建立三维坐标系,使得所述砂轮主轴平行或重合于Y轴,所述工件主轴平行或重合于Z轴,所述工件主轴和砂轮主轴均垂直于X轴;
所述砂轮为蜗杆砂轮;
步骤1)中,所述修整轮的初始空间位置数据包括修整轮中心点的y坐标值;
步骤2)中,当修形完成时,所述修整轮与砂轮啮合,整轮中心点的y坐标值即为蜗杆砂轮任意齿槽或齿形的中心线的坐标,所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据即为蜗杆砂轮任意齿槽的中心线的坐标。
根据1~3任一权利要求所述的一种磨齿机控制方法,其特征在于:步骤3)结束后将待加工工件进行加工成成品工件,并对所述成品工件的精度进行检测,当所述精度不符合标准时,重新转到步骤1)。
根据1~3任一权利要求所述的一种磨齿机控制方法,其特征在于:所述砂轮为成形砂轮或蜗杆砂轮。
一种采用1~5任一权利要求所述的控制方法的磨齿机。

说明书

说明书一种磨齿机控制方法及磨齿机
技术领域
本发明涉及磨齿机制造领域。
背景技术
数控磨齿机广泛应用于齿轮等零部件的制造。其中,数控成形砂轮磨齿机是一种适用于高精度内、外齿轮批量磨削加工的精密数控机床,其加工原理为成形法磨削,即将成形砂轮轴截面截形修整为与齿轮齿槽相对应的截面,进行成形磨削加工。数控展成砂轮磨齿机是另一种高效的精密数控机床,采用了一个蜗杆砂轮,利用展成原理,实现高效率的加工。现有技术中,不管是数控成形砂轮磨齿机,还是数控展成砂轮磨齿机的设计制造都已经比较成熟。在机械工业出版社2008年出版的《机械加工工艺手册(单行本)――齿轮、蜗轮蜗杆、花键加工》(以下简称参考文献1),等文献中,详细介绍了蜗杆砂轮磨齿机、立方氮化硼成形磨齿机等数控磨齿机或传统磨齿机。
现有的数控磨齿机主要包括了机床本体、电气及伺服控制系统、齿轮磨削系统、磨削对中系统、齿轮齿形对中系统等。部分磨齿机,如CN1453103C公开的成形磨削砂轮在线修整方法,还整合了砂轮修整系统,即实现了砂轮在线修整以提高生产效率。
由于磨齿加工属于对齿形的精加工,待加工工件在磨齿前已经被粗加工出一定齿形,因此,需要在磨齿加工前对工件和/或刀具进行调整,即对刀。由于实际生产中,往往是使得蜗杆砂轮的任意齿槽的中心线与待加工工件(如:齿轮)的任意齿形的中心线重合,因此,上述“对刀”在本领域中通常称为“对中”。如果不进行“对中”操作,不但得不到精磨的工件,反而会磨坏齿形。特别是在待加工工件的加工余量较小的情况下,废品率高。在待加工工件的加工余量较大的情况下,上述情况有所缓解,但效率低,砂轮磨损较快。如参考文献1第134页第二段对成形磨进行介绍时提到的“磨削直齿齿轮时,砂轮轴线垂直于齿轮的轴线,砂轮截形的中心线和齿轮齿槽的中心线相重合……”;又如参考文献1第135页第四段对蜗杆砂轮磨齿原理进行介绍时提到“磨齿时,蜗杆砂轮和被磨齿轮相对转动啮合……”都说明了调整砂轮与待加工工件位置的重要性,但是都没有提出较好的解决方法。
现实中,上述蜗杆砂轮修整及齿轮磨削时,很难实现自动化,齿形“对中”基本上依靠人工操作,而且每一次砂轮修整都要重新进行人工调整,对工人熟练程度和技巧要求高,生产效率较低。其原因是:砂轮安装在主轴上具有随意性,虽然现有技术早已存在成熟的齿形检测方法和设备,可以设想将齿形检测集成到数控磨齿机中,以实现齿形对中。但遗憾的是,现有的较为简便和精确的齿形检测方法大都是针对金属工件或是表面光滑工件的。由于砂轮表面粗糙且一般为非金属件,不能反馈正确的信号或会磨损测头,目前难以以便捷的方式精确地获得砂轮的齿形数据。所以,数控磨齿机领域仍然不能以简单的方式解决自动对中的问题,难以实现连续化生产。在成形磨领域,通常采用的对中装置,其精度要求高却容易磨损,总体加工精度不尽人意。同时,由于对中方式不同,难以在同一台设备中集成展成磨和成形磨。
发明内容
本发明的目的之一是提供一种磨齿机控制方法,以实现自动对中和连续磨齿。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的,一种磨齿机控制方法,采用包括工件主轴、砂轮主轴和修整轮主轴的磨齿机,包括以下步骤:
1)记录安装在所述修整轮主轴上的修整轮的初始空间位置数据;
2)采用所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上的砂轮进行修形,当修形完成时,所述修整轮与砂轮啮合,即获得所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据;
3)通过检测获得安装在所述工件主轴上的待加工工件的齿形或齿槽的空间位置数据,并根据步骤2)所获得的砂轮齿槽或齿形的空间位置数据,调整所述砂轮和待加工工件的相对位置,实现待加工工件和砂轮的对刀。
本发明采用具有修整轮的磨齿机,即现有“在线修整技术”中所采用的磨齿机。值得说明的是,由于将所述蜗杆砂轮在安装在砂轮主轴上具有随意性,砂轮齿形的空间位置数据是不能精确地确定的。但是,工件主轴、砂轮主轴和修整轮主轴的安装位置是已知的,各轴的角位移及位移量可以被精确记录,而修整轮的形状和尺寸也是已知的,数控系统可以控制修整轮按照一定轨迹运动。
虽然砂轮和修整轮均是非金属的、且表面均粗糙。但是砂轮形状较修整轮为更复杂(如展成磨中的蜗杆砂轮)、且磨损快,而修整轮形状通常较为简单、且磨损慢。因此,通过测量获得砂轮的位置数据(如截形、齿形或齿槽中心线)较为困难、成本高。但获得修整轮的位置数据相对较为容易,同时,修整轮磨损周期长,通常较为精密,一次检测后使用周期长。另外,市售的修整轮通常较为精密,其尺寸通常已经标出。
本发明正是利用了修整轮对砂轮进行修整完成后,修整轮与砂轮啮合的原理,通过修整轮的位置信息来找准砂轮的位置信息。之后,砂轮与修整轮必然分离,可能需要对砂轮的位置进行追踪,而追踪技术在数控领域属于公知。
作为本发明的一种优选的技术方案,所述修整轮的初始空间位置数据,仅仅是修整轮的中心线位置数据即可,相对应的砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据,即为砂轮任意齿槽或齿形的中心线位置数据。本领域中,通常要建立坐标系,优选方式中的磨齿机中的砂轮主轴平行于修整轮主轴,所述工件主轴垂直于砂轮主轴。以任意一点为原点,建立三维坐标系,使得所述砂轮主轴平行或重合于Y轴,所述工件主轴平行或重合于Z轴,所述工件主轴和砂轮主轴均垂直于X轴。建立坐标系后,所述修整轮的中心线位置数据即为修整轮中心点的y坐标值;所述砂轮任意齿槽或齿形的中心线位置数据即为蜗杆砂轮任意齿槽的中心线的坐标。
附图说明
本发明的装置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。
图1为本发明的装置在X‑Z平面的投影示意图;
图2为本发明的装置在X‑Y平面的投影示意图;
图3为修整轮示意图;
图4为待加工工件示意图;
图5为s2旋转偏移量示意图
图中:1‑修整轮,2‑砂轮,3‑待加工工件。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明,但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下,根据本领域普通技术知识和惯用手段,作出各种替换和变更,均应包括在本发明范围内。
实施例1:
一种磨齿机控制方法,采用包括工件主轴、砂轮主轴和修整轮主轴的磨齿机,包括以下步骤:
1)记录安装在所述修整轮主轴上的修整轮的初始空间位置数据;
2)采用所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上的砂轮进行修形,当修形完成时,所述修整轮与砂轮啮合,即获得所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据;
3)通过检测获得安装在所述工件主轴上的待加工工件的齿形或齿槽的空间位置数据,并根据步骤2)所获得的砂轮齿槽或齿形的空间位置数据,调整所述砂轮和待加工工件的相对位置,实现待加工工件和砂轮的对刀。
需要说明的是,步骤1)和步骤2)是本实施例中最重要的技术要点。正是通过这两步找准了砂轮齿槽或齿形的空间位置,使得步骤3)在无需人工调整的情况下顺利进行,真正实现了磨齿机的全自动化。
本发明利用了修整轮与砂轮相啮合的原理,使得修整轮的初始空间位置数据与砂轮齿槽或齿形位置数据相对应。本实施例在修整轮与砂轮的啮合点找准砂轮齿槽或齿形位置数据后,利用成熟的技术对砂轮的位移进行追踪。因此,之后不管砂轮位置如何变化,其齿槽或齿形的位置数据都被数控系统记录着。因为现有技术中,只要是获得了的齿槽或齿形的位置数据,就能实现自动对刀,这与数控加工中心等设备中自动对刀的原理相同,属于本领域公知。同样地,检测材质为金属的待加工工件的齿形(如图1中的斜齿轮)也是公知技术。因此,本发明解决了找到了解决因砂轮(特别是蜗杆砂轮)的齿形难以检测而不能实现自动磨齿的方法。
本发明中,由于修整轮较为精密,且容易测量(如图3中的修整轮的尺寸一目了然),因此,可以根据实际需要,通过修整轮来获得的砂轮齿槽或齿形的多种位置数据。本实施例中,要求获得整个砂轮齿形的曲面数据,即步骤1)中所述修整轮的空间位置数据为修整轮表面的曲面数据,步骤2)中,所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据为砂轮的齿槽或齿形表面的曲面数据。
实施例2:
同实施例1的步骤,本实施例对其进一步限定。所述磨齿机中的砂轮主轴平行于修整轮主轴,所述工件主轴垂直于砂轮主轴;以任意一点为原点,建立三维坐标系,使得所述砂轮主轴平行或重合于Y轴,所述工件主轴平行或重合于Z轴,所述工件主轴和砂轮主轴均垂直于X轴。上述内容主要是定义了磨齿机的坐标,属于本领域公知的内容。
本实施例中,所述砂轮为蜗杆砂轮;
步骤1)中,所述修整轮的初始空间位置数据包括修整轮中心点的y坐标值。即步骤1)为记录安装在所述修整轮主轴上的修整轮中心点的y坐标值。
步骤2)中,当修形完成时,所述修整轮与砂轮啮合,修整轮中心点的y坐标值即为蜗杆砂轮任意齿槽或齿形的中心线的坐标,所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据即为蜗杆砂轮任意齿槽的中心线的坐标。即步骤2)为采用所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上的砂轮进行修形,当修形完成时,所述修整轮与蜗杆砂轮啮合,即获得啮合时蜗杆砂轮任意齿槽的中心线的坐标。
下面结合附图来说明。
一、参数说明:
参见图1,图中修整轮1、砂轮2即蜗杆砂轮、待加工工件3即斜齿轮均处于数控磨齿机的三维坐标系中。初始时,(A1,D1,H1)为修整轮中心点坐标,(A2,D2,H2)为蜗杆砂轮中心点坐标,(A3,D3,H3)为齿轮安装基面中心点坐标即待加工工件3中心点,o1、o2、o3分别为修整轮、蜗杆砂轮、齿轮的回转轴线。
另外,还已知s1、s2分别为修整架、砂轮架的旋转轴,s1过修整轮的轴向对称平面且平行于X轴,s2在蜗杆砂轮的轴截面上且平行于X轴,其Y轴坐标为D2',如图所示,其中ω2、ω3图示所标方向为正向,反之则为反向,而ω1不分正反。斜齿轮已知加工工艺参数:
齿轮类型:渐开线形,旋向:右旋,齿轮法向模数m,齿轮齿数z,齿轮螺旋角β,齿宽为B,齿轮变位系数x,齿顶高系数h*,顶隙系数c*,分圆压力角:α;
蜗杆砂轮头数k,总长为L,蜗杆砂轮外径顶隙系数c2*,旋向:右旋。
参见图3,修整轮外圆直径d1a,齿高补偿系数c1*(其轴截面齿形如图所示);
由以上述已知工艺参数可计算出其它相关参数:
齿轮分度圆直径:d3f=mz/cosβ;
展成磨削时齿轮节圆直径:d3j=mz/cosβ+2mx;
法向齿距(也即基圆齿距):p=πm;
齿轮螺旋导程:
蜗杆砂轮修整前其分度圆直径:
蜗杆砂轮修整前其分度处螺旋升角:
修整轮分圆直径:d1f=d1a‑2(h*+c2*)m;
要说明的是:文中提到的其通式为(其中ξ=0,1,2,3,4,5,……),表示蜗杆砂轮第ξ次修整后其外圆直径,为等差数列,公差为‑f(f为单次直径修整量),即
同理,其通式为表示蜗杆砂轮第ξ次修整后其外圆直径,为等差数列,公差为‑f,即
γ0,γ1……,其通式为γξ,表示蜗杆砂轮第ξ次修整后其分度圆处的螺旋升角,其每一项的值为:
二、修整蜗杆砂轮:
如图1所示,在各自的主轴上安装修整轮及蜗杆砂轮。本实施例中,安装的蜗杆砂轮可以是完全未开槽的砂轮(一般为圆柱体状的砂轮),此时采用修整轮直接在圆柱体砂轮上修出齿槽,获得蜗杆砂轮。但为了减少修整量,减少修整轮的磨损,建议蜗杆砂轮先行开槽,即先部初加工出蜗杆砂轮,或采用市售的蜗杆砂轮,一般留有0.2~0.3mm的修整余量。较优的方案是蜗杆砂轮留有0.02~0.03mm的修整余量。
因为本实施例是修整蜗杆砂轮,其齿槽具有螺旋角度。修整轮绕s1轴顺时针旋转角度γ1(从图示V向观测),以便对蜗杆砂轮进行首次修整。
采用优选方案时,即采用先行开槽的蜗杆砂轮时,在蜗杆砂轮的首次修整前,可能与初始位置需通过人工对刀,使得修整轮中心线基本处于蜗杆砂轮齿槽中部。由于蜗杆砂轮留有加工余量,此处对精度要求不高。本实施例中,可以采用点动控制按钮让修整轮中心基本处于蜗杆砂轮齿槽中部(此处可通过操作人员目测或通过市场上现有的磨削对中系统完成,后者操作简单可靠)。
启动修整轮主轴旋转运动,带动修整轮转动。修整轮沿蜗杆砂轮径向进刀,当蜗杆砂轮与修整轮中心距为a1时停止进刀;其中:
待修整结束后,通过位移传感器测量蜗杆砂轮初始位置到结束位置在Y轴上的位移量e(e值也可能为0)。实施例中可以测量初始时处于点(A2,D2,H2)的蜗杆砂轮的中心点到本步骤结束点时Y坐标的变化量。记录下e值就相当于即找准了蜗杆砂轮任意齿形的中心线坐标。
继续完成对蜗杆砂轮的精修:蜗杆砂轮作螺旋进给运动,沿Y轴负向的移动速度为vdy,绕o2轴的转动速度ω2,进行蜗杆砂轮左右齿面的修整加工,修整完成后,蜗杆砂轮分圆直径为其中vdy与ω2满足以下关系式:将蜗杆砂轮有效齿形其左右齿面修整完毕后,修整轮沿X轴负向退刀,使两轮中心距大于两轮顶圆半径之和,然后蜗杆砂轮沿Y轴正向移动,使修整轮位于蜗杆砂轮的左侧。修整轮作径向进给运动,当蜗杆砂轮与修整轮中心距为b1时停止进刀,其中:之后提高蜗杆砂轮转速,蜗杆砂轮沿Y轴负向作进给运动,磨削蜗杆砂轮外圆,使其直径为
至此,蜗杆砂轮首次修整完毕,各运动轴回其坐标零点并停止运动。
三、加工齿轮:
安装待磨削齿轮工件,即斜齿轮。利用齿形检测仪(或其它可以检测齿形或齿槽中心位置的装置,均为现有技术)。检测待磨削齿轮齿形(或齿槽)的中心,记录检测后齿轮上端面任意颗齿齿形中心M与o3轴的连线与X轴负半轴的夹角θ(以逆时针方向计),如图4所示。
蜗杆砂轮沿Y轴负向移动距离g,使蜗杆砂轮上位于齿轮一侧且距离蜗杆砂轮中心点位置最近的齿槽中心线与X轴重合,其中:g=(D2‑D3)‑l,l为该中心线与蜗杆中心位置的距离(其中N∈[‑L/p,L/p]且N为整数,可采取一维线性搜索,取合适的N值使l∈(‑p/2,p/2],±表示即可取正,亦可取负)。
由于是加工斜齿轮,砂轮架绕s2轴逆时针旋转角(从V1向看),使蜗杆砂轮法截面与齿轮法截面重合,其中:
(如果为负值,则顺时针旋转的角度)。
此时,如果能够保证砂轮中心点在s2上,就已经完成了蜗杆砂轮与待加工工件的对刀,即“对中”。已经实现了本发明的目的,之后的加工步骤均是本领域技术人员熟知。
但是,要保证蜗杆砂轮中心点在s2上需要增加机床设计难度及机床成本,因此本实施例提供一种优选方案,使得蜗杆砂轮中心点不在s2也能完成加工。
如附图所示,当蜗杆砂轮中心点不在s2时,蜗杆砂轮架顺时针转动角,与齿形对中的蜗杆砂轮上的齿槽位置将发生位移偏置。参见图5,为了消除因砂轮架旋转产生的偏置量,则蜗杆砂轮应沿Z轴正向移动δ2z,沿Y轴正向移动δ2y,其中:


ΔD2=D2‑D2′‑l。
蜗杆砂轮正向转动λ角度,其中:(对于直齿轮:h为磨齿加工安全高度,N'为正整数,利用一维线性搜索,取合适的N'值使λ∈(‑180°,180°]。(注:对于蜗杆砂轮,移动其轴向位置和转动相应的角度有异曲同工之效,如果在步骤12及13中取 <mrow> <MI>l</MI> <MO>=</MO> <MSUB><MI>D</MI> <MN>2</MN> </MSUB><MO>-</MO> <MROW><MO>(</MO> <MSUB><MI>D</MI> <MN>1</MN> </MSUB><MO>+</MO> <MI>e</MI> <MO>&amp;PlusMinus;</MO> <MFRAC><MI>p</MI> <MN>2</MN> </MFRAC><MO>)</MO> </MROW><MO>-</MO> <MI>Np</MI> <MO>+</MO> <MFRAC><MI>λπ</MI> <MN>180</MN> </MFRAC><MO>×</MO> <MFRAC><MI>p</MI> <MROW><MN>2</MN> <MI>π</MI> </MROW></MFRAC><MO>,</MO> </MROW>]]&gt;</MATH></MATHS>则本段落步骤可省去。) <BR>蜗杆砂轮沿Z轴负向移动距离z2,齿轮沿X轴正向移动距离x3,其中:z2=H2‑H3‑B‑h; <BR><MATHS num="0002"><MATH><![CDATA[ <mrow><MSUB><MI>x</MI> <MN>3</MN> </MSUB><MO>=</MO> <MSUB><MI>A</MI> <MN>3</MN> </MSUB><MO>-</MO> <MSUB><MI>A</MI> <MN>2</MN> </MSUB><MO>-</MO> <MROW><MO>(</MO> <MSUBSUP><MI>d</MI> <MROW><MN>2</MN> <MI>f</MI> </MROW><MN>1</MN> </MSUBSUP><MO>+</MO> <MSUB><MI>d</MI> <MROW><MN>3</MN> <MI>j</MI> </MROW></MSUB><MO>)</MO> </MROW><MO>/</MO> <MN>2</MN> <MO>;</MO> </MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR>蜗杆砂轮及齿轮转动与蜗杆砂轮沿Z轴负向作轴向移动,三者联动进行齿轮的磨削加工,且速度分别为ω2、ω3、v3,其中: <BR><MATHS num="0003"><MATH><![CDATA[ <mrow><MSUB><MI>ω</MI> <MN>3</MN> </MSUB><MO>=</MO> <MFRAC><MI>k</MI> <MI>z</MI> </MFRAC><MSUB><MI>ω</MI> <MN>2</MN> </MSUB><MROW><MO>(</MO> <MN>1</MN> <MO>+</MO> <MFRAC><MI>B</MI> <MI>P</MI> </MFRAC><MO>)</MO> </MROW><MO>;</MO> </MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR><MATHS num="0004"><MATH><![CDATA[ <mrow><MSUB><MI>v</MI> <MN>3</MN> </MSUB><MO>=</MO> <MFRAC><MI>P</MI> <MROW><MN>2</MN> <MI>π</MI> </MROW></MFRAC><MSUB><MI>ω</MI> <MN>3</MN> </MSUB><MO>;</MO> </MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR>齿轮加工完成后,各轴退回其坐标零点并停止运动。 <BR>实施例3: <BR>同实施例1或2。步骤3)结束后将待加工工件进行加工成成品工件,并对所述成品工件的精度进行检测,当所述精度不符合标准时,重新转到步骤1)。 <BR>实施例4: <BR>步骤同实施例2,磨削完t(t≥1,由初始设定,其值依据加工工艺来确定)个工件后(或在线检测仪检测齿轮精度低于某阈值时),蜗杆砂轮磨损严重,进行重新修整操作。 <BR>蜗杆砂轮沿Y轴负向移动距离e,修整轮主轴旋转,并沿X轴正向移动距离xξ,修整轮绕s1轴旋转角度γξ,其中: <BR>ξ=2,3,4,5……,蜗杆砂轮将进行第二次修整则ξ=2,依次例推。同理,γξ为第ξ次修整时转角值,蜗杆砂轮将进行第二次修整则ξ=2,依次例推。 <BR>将步骤中替换为替换为同理,第2次修整则取ξ=2,依次例推。 <BR>检测蜗杆砂轮外径大小,如果其直径低于其工艺设定的最小阈值,将更换蜗杆砂轮,转至步骤1。 <BR>实施例5: <BR>本实施例所述砂轮为或蜗杆砂轮。特别地,本实施例着重介绍采用成形砂轮继续成形磨削。 <BR>齿轮工件与实施例2中展成磨中的工件参数一致。设修整轮外径为d1a,成形砂轮的顶圆直径为d2a。 <BR>1)在修整轮轴上安装平面形修整轮,蜗杆砂轮轴上安装成形砂轮,如图5所示,且修整轮及成形砂轮中心点位置不变,也即中心点在机床坐标系中的位置不变。 <BR>2)工件轴上安装待磨削齿轮,根据待加工齿轮参数,由啮合原理计算成形砂轮截形,并进行圆弧拟合,作刀尖圆弧半径偏移,得到成形修整实际运动轨迹[3]。 <BR>3)成形砂轮下降高度hc=H2‑H1,修整轮与成形砂轮作高速回转运动,在O‑XY平面内通过修整轮的X向进给运动及成形砂轮的Y向进给修整出成形砂轮的截形[3]。 <BR>4)修整完毕后,修整轮沿Z轴负向退回至其坐标零点且修整轮停止转动,成形砂轮沿Y轴移动,使其轴向中心平面过齿轮轴心线。 <BR>5)砂轮架绕s2轴逆时针转动角度β,同样的道理,对其作偏置处理,沿Z轴负向移动δ2z,沿Y轴正向移动距离δ2y,其中: <BR>δ2y=ΔD2(1‑cosβ) <BR>δ2z=ΔD2sinβ <BR>ΔD2=D3‑D2'; <BR>6)利用齿形检测仪或其它齿形对中装置将齿轮任一齿槽转至成形砂轮一侧且在齿轮上平面,该齿槽中心线与X轴平行。 <BR>7)由于是斜齿轮,同样设其安全高度为h不变,则将齿轮反向旋转角度λ,其中: <BR><MATHS num="0005"><MATH><![CDATA[ <mrow><MI>λ</MI> <MO>=</MO> <MN>2</MN> <MI>π</MI> <MFRAC><MI>h</MI> <MI>P</MI> </MFRAC><MO>.</MO> </MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR>8)成形砂轮沿X轴正向移动距离xc,沿Z轴负向移动距离zc,其中: <BR>xc=A3‑A2‑(d2f+d3f)/2; <BR>zc=H2‑B‑h; <BR>9)齿轮绕o3轴以ω3的角速度作正向回转运动,成形砂轮以速度v2沿Z轴负向作进给运动,二者联动,直至砂轮中心沿Z向退至下安全高度位置。二者联动关系: <BR><MATHS num="0006"><MATH><![CDATA[ <mrow><MFRAC><MSUB><MI>v</MI> <MN>2</MN> </MSUB><MSUB><MI>ω</MI> <MN>3</MN> </MSUB></MFRAC><MO>=</MO> <MFRAC><MI>P</MI> <MROW><MN>2</MN> <MI>π</MI> </MROW></MFRAC><MO>;</MO> </MROW>]]&gt;</MATH></MATHS> <BR>注:对于直齿轮不存在联动关系,步骤7省去,且步骤9中齿轮不作回转运动。 <BR>10)齿轮绕o3轴以ω3的角速度作反向回转运动,成形砂轮以速度v2沿Z轴正向向作进给运动,同样要求二者联动,直至成形砂轮退回到其安全高度。 <BR>11)齿轮停转,同时成形砂轮沿Z轴停止运动。 <BR>12)齿轮作单分齿运动,绕o3轴以正向回转角度其中: <BR> <BR>重复操作步骤9‑11,直至所有齿槽均磨削完毕。 <BR>13)各轴回零点,取出齿轮工件。 <BR>14)安装新的齿轮工件,重复步骤2‑13,如果是批量生产或新齿轮工件参数与前一齿轮参数一致,则重复操作5‑13。 <BR>15)对于批量磨齿加工,磨完N(N≥1,根据磨削工艺条件,人工设定)个齿轮工件后(或在线齿形检测仪检测齿轮精度接近其下阈值时),则成形砂轮磨损严重,需进行自动修整。 <BR>16)成形砂轮外径值d2a减小f(直径修整量),也即成形砂轮修整时,成形砂轮与蜗杆砂轮之间中心距减小f/2,重复操作3‑15。 <BR>实施例6: <BR>本实施例公开一种采用1~5任一实施例所述的控制方法的磨齿机。即集成了展成磨和成形磨的磨齿机。</p></div> </div> </div> </div> <div class="tempdiv cssnone" style="line-height:0px;height:0px; overflow:hidden;"> </div> <div id="page"> <div class="page"><img src='https://img.zhuanlichaxun.net/fileroot2/2018-10/17/e0b0a9bf-4a12-4ce8-91dd-515c7f06b96b/e0b0a9bf-4a12-4ce8-91dd-515c7f06b96b1.gif' alt="一种磨齿机控制方法及磨齿机.pdf_第1页" width='100%'/></div><div class="pageSize">第1页 / 共13页</div> <div class="page"><img src='https://img.zhuanlichaxun.net/fileroot2/2018-10/17/e0b0a9bf-4a12-4ce8-91dd-515c7f06b96b/e0b0a9bf-4a12-4ce8-91dd-515c7f06b96b2.gif' alt="一种磨齿机控制方法及磨齿机.pdf_第2页" width='100%'/></div><div class="pageSize">第2页 / 共13页</div> <div class="page"><img src='https://img.zhuanlichaxun.net/fileroot2/2018-10/17/e0b0a9bf-4a12-4ce8-91dd-515c7f06b96b/e0b0a9bf-4a12-4ce8-91dd-515c7f06b96b3.gif' alt="一种磨齿机控制方法及磨齿机.pdf_第3页" width='100%'/></div><div class="pageSize">第3页 / 共13页</div> </div> <div id="pageMore" class="btnmore" onclick="ShowSvg();">点击查看更多>></div> <div style="margin-top:20px; line-height:0px; height:0px; overflow:hidden;"> <div style=" font-size: 16px; background-color:#e5f0f7; font-weight: bold; text-indent:10px; line-height: 40px; height:40px; padding-bottom: 0px; margin-bottom:10px;">资源描述</div> <div class="detail-article prolistshowimg"> <p>《一种磨齿机控制方法及磨齿机.pdf》由会员分享,可在线阅读,更多相关《一种磨齿机控制方法及磨齿机.pdf(13页珍藏版)》请在专利查询网上搜索。</p> <p >1、(10)申请公布号 CN 102922045 A (43)申请公布日 2013.02.13 CN 102922045 A *CN102922045A* (21)申请号 201210496835.1 (22)申请日 2012.11.29 B23F 5/04(2006.01) B23Q 15/22(2006.01) B24B 53/06(2006.01) (71)申请人 陈就 地址 435124 湖北省黄石市大冶市陈贵镇江 添寿村 (72)发明人 陈就 郑芳芳 (74)专利代理机构 重庆大学专利中心 50201 代理人 胡正顺 (54) 发明名称 一种磨齿机控制方法及磨齿机 (57) 摘要 本发明。</p> <p >2、的目的是提供一种磨齿机控制方法, 以实现自动对中和连续磨齿。为实现本发明目的 而采用的技术方案是这样的, 一种磨齿机控制方 法, 采用包括工件主轴、 砂轮主轴和修整轮主轴的 磨齿机, 包括以下步骤 : 1) 记录安装在所述修整 轮主轴上的修整轮的初始空间位置数据 ; 2) 采用 所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上的砂轮进行 修形, 当修形完成时, 所述修整轮与砂轮啮合, 即 获得所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据 ; 3) 通过检测获得安装在所述工件主轴上的待加工工 件的齿形或齿槽的空间位置数据, 并根据步骤 2) 所获得的砂轮齿槽或齿形的空间位置数据, 调整 所述砂轮和待加工工件的相对位置, 。</p> <p >3、实现待加工 工件和砂轮的对刀。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 8 页 附图 3 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 说明书 8 页 附图 3 页 1/1 页 2 1. 一种磨齿机控制方法, 采用包括工件主轴、 砂轮主轴和修整轮主轴的磨齿机, 其特征 在于, 包括以下步骤 : 1) 记录安装在所述修整轮主轴上的修整轮的初始空间位置数据 ; 2) 采用所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上的砂轮进行修形, 当修形完成时, 所述修 整轮与砂轮啮合, 即获得所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据 ; 3) 通过检测获得安装在所述工件主轴上的待。</p> <p >4、加工工件的齿形或齿槽的空间位置数据, 并根据步骤 2) 所获得的砂轮齿槽或齿形的空间位置数据, 调整所述砂轮和待加工工件的相 对位置, 实现待加工工件和砂轮的对刀。 2. 根据权利要求 1 所述的一种磨齿机控制方法, 其特征在于 : 步骤 1) 中所述修整轮的 空间位置数据为修整轮表面的曲面数据, 步骤 2) 中, 所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数 据为砂轮的齿槽或齿形表面的曲面数据。 3. 根据权利要求 1 所述的一种磨齿机控制方法, 其特征在于 : 所述磨齿机中的砂轮主 轴平行于修整轮主轴, 所述工件主轴垂直于砂轮主轴 ; 以任意一点为原点, 建立三维坐标 系, 使得所述砂轮主轴平行或重合。</p> <p >5、于 Y 轴, 所述工件主轴平行或重合于 Z 轴, 所述工件主轴 和砂轮主轴均垂直于 X 轴 ; 所述砂轮为蜗杆砂轮 ; 步骤 1) 中, 所述修整轮的初始空间位置数据包括修整轮中心点的 y 坐标值 ; 步骤 2) 中, 当修形完成时, 所述修整轮与砂轮啮合, 整轮中心点的 y 坐标值即为蜗杆砂 轮任意齿槽或齿形的中心线的坐标, 所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据即为蜗杆砂轮 任意齿槽的中心线的坐标。 4. 根据 1 3 任一权利要求所述的一种磨齿机控制方法, 其特征在于 : 步骤 3) 结束后 将待加工工件进行加工成成品工件, 并对所述成品工件的精度进行检测, 当所述精度不符 合标准时, 重新。</p> <p >6、转到步骤 1) 。 5. 根据 1 3 任一权利要求所述的一种磨齿机控制方法, 其特征在于 : 所述砂轮为成 形砂轮或蜗杆砂轮。 6. 一种采用 1 5 任一权利要求所述的控制方法的磨齿机。 权 利 要 求 书 CN 102922045 A 2 1/8 页 3 一种磨齿机控制方法及磨齿机 技术领域 0001 本发明涉及磨齿机制造领域。 背景技术 0002 数控磨齿机广泛应用于齿轮等零部件的制造。其中, 数控成形砂轮磨齿机是一种 适用于高精度内、 外齿轮批量磨削加工的精密数控机床, 其加工原理为成形法磨削, 即将成 形砂轮轴截面截形修整为与齿轮齿槽相对应的截面, 进行成形磨削加工。数控展成砂轮磨。</p> <p >7、 齿机是另一种高效的精密数控机床, 采用了一个蜗杆砂轮, 利用展成原理, 实现高效率的加 工。 现有技术中, 不管是数控成形砂轮磨齿机, 还是数控展成砂轮磨齿机的设计制造都已经 比较成熟。在机械工业出版社 2008 年出版的 机械加工工艺手册 (单行本) 齿轮、 蜗轮 蜗杆、 花键加工 (以下简称参考文献 1) , 等文献中, 详细介绍了蜗杆砂轮磨齿机、 立方氮化 硼成形磨齿机等数控磨齿机或传统磨齿机。 0003 现有的数控磨齿机主要包括了机床本体、 电气及伺服控制系统、 齿轮磨削系统、 磨 削对中系统、 齿轮齿形对中系统等。部分磨齿机, 如 CN1453103C 公开的成形磨削砂轮在线 修整。</p> <p >8、方法, 还整合了砂轮修整系统, 即实现了砂轮在线修整以提高生产效率。 0004 由于磨齿加工属于对齿形的精加工, 待加工工件在磨齿前已经被粗加工出一定齿 形, 因此, 需要在磨齿加工前对工件和 / 或刀具进行调整, 即对刀。由于实际生产中, 往往是 使得蜗杆砂轮的任意齿槽的中心线与待加工工件 (如 : 齿轮) 的任意齿形的中心线重合, 因 此, 上述 “对刀” 在本领域中通常称为 “对中” 。如果不进行 “对中” 操作, 不但得不到精磨的 工件, 反而会磨坏齿形。特别是在待加工工件的加工余量较小的情况下, 废品率高。在待加 工工件的加工余量较大的情况下, 上述情况有所缓解, 但效率低, 砂轮磨。</p> <p >9、损较快。如参考文 献1第134页第二段对成形磨进行介绍时提到的 “磨削直齿齿轮时, 砂轮轴线垂直于齿轮的 轴线, 砂轮截形的中心线和齿轮齿槽的中心线相重合” ; 又如参考文献 1 第 135 页第四 段对蜗杆砂轮磨齿原理进行介绍时提到 “磨齿时, 蜗杆砂轮和被磨齿轮相对转动啮合” 都说明了调整砂轮与待加工工件位置的重要性, 但是都没有提出较好的解决方法。 0005 现实中, 上述蜗杆砂轮修整及齿轮磨削时, 很难实现自动化, 齿形 “对中” 基本上依 靠人工操作, 而且每一次砂轮修整都要重新进行人工调整, 对工人熟练程度和技巧要求高, 生产效率较低。 其原因是 : 砂轮安装在主轴上具有随意性, 。</p> <p >10、虽然现有技术早已存在成熟的齿 形检测方法和设备, 可以设想将齿形检测集成到数控磨齿机中, 以实现齿形对中。 但遗憾的 是, 现有的较为简便和精确的齿形检测方法大都是针对金属工件或是表面光滑工件的。由 于砂轮表面粗糙且一般为非金属件, 不能反馈正确的信号或会磨损测头, 目前难以以便捷 的方式精确地获得砂轮的齿形数据。所以, 数控磨齿机领域仍然不能以简单的方式解决自 动对中的问题, 难以实现连续化生产。在成形磨领域, 通常采用的对中装置, 其精度要求高 却容易磨损, 总体加工精度不尽人意。同时, 由于对中方式不同, 难以在同一台设备中集成 展成磨和成形磨。 说 明 书 CN 102922045 A。</p> <p >11、 3 2/8 页 4 发明内容 0006 本发明的目的之一是提供一种磨齿机控制方法, 以实现自动对中和连续磨齿。 0007 为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的, 一种磨齿机控制方法, 采用包括 工件主轴、 砂轮主轴和修整轮主轴的磨齿机, 包括以下步骤 : 0008 1) 记录安装在所述修整轮主轴上的修整轮的初始空间位置数据 ; 0009 2) 采用所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上的砂轮进行修形, 当修形完成时, 所 述修整轮与砂轮啮合, 即获得所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据 ; 0010 3) 通过检测获得安装在所述工件主轴上的待加工工件的齿形或齿槽的空间位置 数据, 并根据步骤 2。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>12、) 所获得的砂轮齿槽或齿形的空间位置数据, 调整所述砂轮和待加工工 件的相对位置, 实现待加工工件和砂轮的对刀。 0011 本发明采用具有修整轮的磨齿机, 即现有 “在线修整技术” 中所采用的磨齿机。值 得说明的是, 由于将所述蜗杆砂轮在安装在砂轮主轴上具有随意性, 砂轮齿形的空间位置 数据是不能精确地确定的。但是, 工件主轴、 砂轮主轴和修整轮主轴的安装位置是已知的, 各轴的角位移及位移量可以被精确记录, 而修整轮的形状和尺寸也是已知的, 数控系统可 以控制修整轮按照一定轨迹运动。 0012 虽然砂轮和修整轮均是非金属的、 且表面均粗糙。但是砂轮形状较修整轮为更复 杂 (如展成磨中的蜗杆砂轮。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>13、) 、 且磨损快, 而修整轮形状通常较为简单、 且磨损慢。因此, 通过 测量获得砂轮的位置数据 (如截形、 齿形或齿槽中心线) 较为困难、 成本高。但获得修整轮的 位置数据相对较为容易, 同时, 修整轮磨损周期长, 通常较为精密, 一次检测后使用周期长。 另外, 市售的修整轮通常较为精密, 其尺寸通常已经标出。 0013 本发明正是利用了修整轮对砂轮进行修整完成后, 修整轮与砂轮啮合的原理, 通 过修整轮的位置信息来找准砂轮的位置信息。 之后, 砂轮与修整轮必然分离, 可能需要对砂 轮的位置进行追踪, 而追踪技术在数控领域属于公知。 0014 作为本发明的一种优选的技术方案, 所述修整轮的初始。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>14、空间位置数据, 仅仅是修 整轮的中心线位置数据即可, 相对应的砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据, 即为砂轮任意 齿槽或齿形的中心线位置数据。 本领域中, 通常要建立坐标系, 优选方式中的磨齿机中的砂 轮主轴平行于修整轮主轴, 所述工件主轴垂直于砂轮主轴。 以任意一点为原点, 建立三维坐 标系, 使得所述砂轮主轴平行或重合于 Y 轴, 所述工件主轴平行或重合于 Z 轴, 所述工件主 轴和砂轮主轴均垂直于 X 轴。建立坐标系后, 所述修整轮的中心线位置数据即为修整轮中 心点的 y 坐标值 ; 所述砂轮任意齿槽或齿形的中心线位置数据即为蜗杆砂轮任意齿槽的中 心线的坐标。 附图说明 0015 本发明的装。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>15、置可以通过附图给出的非限定性实施例进一步说明。 0016 图 1 为本发明的装置在 X-Z 平面的投影示意图 ; 0017 图 2 为本发明的装置在 X-Y 平面的投影示意图 ; 0018 图 3 为修整轮示意图 ; 0019 图 4 为待加工工件示意图 ; 0020 图 5 为 s2旋转偏移量示意图 说 明 书 CN 102922045 A 4 3/8 页 5 0021 图中 : 1- 修整轮, 2- 砂轮, 3- 待加工工件。 具体实施方式 0022 下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明, 但不应该理解为本发明上述主题 范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下, 根据本。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>16、领域普通技术知 识和惯用手段, 作出各种替换和变更, 均应包括在本发明范围内。 0023 实施例 1 : 0024 一种磨齿机控制方法, 采用包括工件主轴、 砂轮主轴和修整轮主轴的磨齿机, 包括 以下步骤 : 0025 1) 记录安装在所述修整轮主轴上的修整轮的初始空间位置数据 ; 0026 2) 采用所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上的砂轮进行修形, 当修形完成时, 所 述修整轮与砂轮啮合, 即获得所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据 ; 0027 3) 通过检测获得安装在所述工件主轴上的待加工工件的齿形或齿槽的空间位置 数据, 并根据步骤 2) 所获得的砂轮齿槽或齿形的空间位置数据, 调整所述。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>17、砂轮和待加工工 件的相对位置, 实现待加工工件和砂轮的对刀。 0028 需要说明的是, 步骤 1) 和步骤 2) 是本实施例中最重要的技术要点。正是通过这 两步找准了砂轮齿槽或齿形的空间位置, 使得步骤 3) 在无需人工调整的情况下顺利进行, 真正实现了磨齿机的全自动化。 0029 本发明利用了修整轮与砂轮相啮合的原理, 使得修整轮的初始空间位置数据与砂 轮齿槽或齿形位置数据相对应。 本实施例在修整轮与砂轮的啮合点找准砂轮齿槽或齿形位 置数据后, 利用成熟的技术对砂轮的位移进行追踪。因此, 之后不管砂轮位置如何变化, 其 齿槽或齿形的位置数据都被数控系统记录着。因为现有技术中, 只要是获得了的。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>18、齿槽或齿 形的位置数据, 就能实现自动对刀, 这与数控加工中心等设备中自动对刀的原理相同, 属于 本领域公知。同样地, 检测材质为金属的待加工工件的齿形 (如图 1 中的斜齿轮) 也是公知 技术。因此, 本发明解决了找到了解决因砂轮 (特别是蜗杆砂轮) 的齿形难以检测而不能实 现自动磨齿的方法。 0030 本发明中, 由于修整轮较为精密, 且容易测量 (如图 3 中的修整轮的尺寸一目了 然) , 因此, 可以根据实际需要, 通过修整轮来获得的砂轮齿槽或齿形的多种位置数据。本实 施例中, 要求获得整个砂轮齿形的曲面数据, 即步骤 1) 中所述修整轮的空间位置数据为修 整轮表面的曲面数据, 步骤 。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>19、2) 中, 所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据为砂轮的齿槽或 齿形表面的曲面数据。 0031 实施例 2 : 0032 同实施例 1 的步骤, 本实施例对其进一步限定。所述磨齿机中的砂轮主轴平行于 修整轮主轴, 所述工件主轴垂直于砂轮主轴 ; 以任意一点为原点, 建立三维坐标系, 使得所 述砂轮主轴平行或重合于Y轴, 所述工件主轴平行或重合于Z轴, 所述工件主轴和砂轮主轴 均垂直于 X 轴。上述内容主要是定义了磨齿机的坐标, 属于本领域公知的内容。 0033 本实施例中, 所述砂轮为蜗杆砂轮 ; 0034 步骤 1) 中, 所述修整轮的初始空间位置数据包括修整轮中心点的 y 坐标值。即步 骤 。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>20、1) 为记录安装在所述修整轮主轴上的修整轮中心点的 y 坐标值。 说 明 书 CN 102922045 A 5 4/8 页 6 0035 步骤 2) 中, 当修形完成时, 所述修整轮与砂轮啮合, 修整轮中心点的 y 坐标值即为 蜗杆砂轮任意齿槽或齿形的中心线的坐标, 所述砂轮的齿槽或齿形的空间位置数据即为蜗 杆砂轮任意齿槽的中心线的坐标。即步骤 2) 为采用所述修整轮对安装在所述砂轮主轴上 的砂轮进行修形, 当修形完成时, 所述修整轮与蜗杆砂轮啮合, 即获得啮合时蜗杆砂轮任意 齿槽的中心线的坐标。 0036 下面结合附图来说明。 0037 一、 参数说明 : 0038 参见图 1, 图中修整轮。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>21、 1、 砂轮 2 即蜗杆砂轮、 待加工工件 3 即斜齿轮均处于数控磨 齿机的三维坐标系中。初始时,(A1, D1, H1) 为修整轮中心点坐标,(A2, D2, H2) 为蜗杆砂轮中 心点坐标,(A3, D3, H3) 为齿轮安装基面中心点坐标即待加工工件 3 中心点, o1、 o2、 o3分别为 修整轮、 蜗杆砂轮、 齿轮的回转轴线。 0039 另外, 还已知 s1、 s2分别为修整架、 砂轮架的旋转轴, s1过修整轮的轴向对称平面 且平行于 X 轴, s2在蜗杆砂轮的轴截面上且平行于 X 轴, 其 Y 轴坐标为2, 如图所示, 其中 2、 3图示所标方向为正向, 反之则为反向, 而 1不分。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>22、正反。斜齿轮已知加工工艺参数 : 0040 齿轮类型 : 渐开线形, 旋向 : 右旋, 齿轮法向模数 m, 齿轮齿数 z, 齿轮螺旋角 , 齿 宽为 B, 齿轮变位系数 x, 齿顶高系数 h*, 顶隙系数 c*, 分圆压力角 : ; 0041 蜗杆砂轮头数 k, 总长为 L, 蜗杆砂轮外径顶隙系数 c2*, 旋向 : 右旋。 0042 参见图 3, 修整轮外圆直径 d1a, 齿高补偿系数 c1*( 其轴截面齿形如图所示 ) ; 0043 由以上述已知工艺参数可计算出其它相关参数 : 0044 齿轮分度圆直径 : d3f mz/cos ; 0045 展成磨削时齿轮节圆直径 : d3j mz/co。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>23、s+2mx ; 0046 法向齿距 (也即基圆齿距) : p m ; 0047 齿轮螺旋导程 : 0048 蜗杆砂轮修整前其分度圆直径 : 0049 蜗杆砂轮修整前其分度处螺旋升角 : 0050 修整轮分圆直径 : d1f d1a-2(h*+c2*)m ; 0051 要 说 明 的 是 :文 中 提 到 的其 通 式 为( 其 中 =0,1,2,3,4,5,), 表示蜗杆砂轮第 次修整后其外圆直径, 为等差数列, 公差 为 -f(f 为单次直径修整量) , 即 0052 同理,其通式为表示蜗杆砂轮第 次修整后其外圆直径, 为等 差数列, 公差为 -f, 即 0053 0, 1, 其通式为, 表。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>24、示蜗杆砂轮第次修整后其分度圆处的螺旋升角, 其每一项的值为 : 0054 二、 修整蜗杆砂轮 : 0055 如图 1 所示, 在各自的主轴上安装修整轮及蜗杆砂轮。本实施例中, 安装的蜗杆砂 轮可以是完全未开槽的砂轮 (一般为圆柱体状的砂轮) , 此时采用修整轮直接在圆柱体砂轮 说 明 书 CN 102922045 A 6 5/8 页 7 上修出齿槽, 获得蜗杆砂轮。但为了减少修整量, 减少修整轮的磨损, 建议蜗杆砂轮先行开 槽, 即先部初加工出蜗杆砂轮, 或采用市售的蜗杆砂轮 , 一般留有 0.2 0.3mm 的修整余 量。较优的方案是蜗杆砂轮留有 0.02 0.03mm 的修整余量。 005。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>25、6 因为本实施例是修整蜗杆砂轮, 其齿槽具有螺旋角度。修整轮绕 s1轴顺时针旋转 角度 1(从图示 V 向观测) , 以便对蜗杆砂轮进行首次修整。 0057 采用优选方案时, 即采用先行开槽的蜗杆砂轮时, 在蜗杆砂轮的首次修整前, 可能 与初始位置需通过人工对刀, 使得修整轮中心线基本处于蜗杆砂轮齿槽中部。由于蜗杆砂 轮留有加工余量, 此处对精度要求不高。 本实施例中, 可以采用点动控制按钮让修整轮中心 基本处于蜗杆砂轮齿槽中部 (此处可通过操作人员目测或通过市场上现有的磨削对中系统 完成, 后者操作简单可靠) 。 0058 启动修整轮主轴旋转运动, 带动修整轮转动。 修整轮沿蜗杆砂轮径向进刀。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>26、, 当蜗杆 砂轮与修整轮中心距为 a1时停止进刀 ; 其中 : 0059 待修整结束后, 通过位移传感器测量蜗杆砂轮初始位置到结束位置在 Y 轴上的位 移量 e(e 值也可能为 0) 。实施例中可以测量初始时处于点 (A2, D2, H2) 的蜗杆砂轮的中心 点到本步骤结束点时 Y 坐标的变化量。记录下 e 值就相当于即找准了蜗杆砂轮任意齿形的 中心线坐标。 0060 继续完成对蜗杆砂轮的精修 : 蜗杆砂轮作螺旋进给运动, 沿 Y 轴负向的移动速度 为vdy, 绕o2轴的转动速度2, 进行蜗杆砂轮左右齿面的修整加工, 修整完成后, 蜗杆砂轮分 圆直径为其中vdy与2满足以下关系式 :将蜗杆砂轮。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>27、有效齿形其左右齿面修 整完毕后, 修整轮沿 X 轴负向退刀, 使两轮中心距大于两轮顶圆半径之和, 然后蜗杆砂轮沿 Y 轴正向移动, 使修整轮位于蜗杆砂轮的左侧。修整轮作径向进给运动, 当蜗杆砂轮与修整 轮中心距为 b1时停止进刀, 其中 :之后提高蜗杆砂轮转速, 蜗杆砂轮沿 Y 轴负向作进给运动, 磨削蜗杆砂轮外圆, 使其直径为 0061 至此, 蜗杆砂轮首次修整完毕, 各运动轴回其坐标零点并停止运动。 0062 三、 加工齿轮 : 0063 安装待磨削齿轮工件, 即斜齿轮。 利用齿形检测仪 (或其它可以检测齿形或齿槽中 心位置的装置, 均为现有技术) 。检测待磨削齿轮齿形 (或齿槽) 的中心。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>28、, 记录检测后齿轮上 端面任意颗齿齿形中心 M 与 o3轴的连线与 X 轴负半轴的夹角 ( 以逆时针方向计 ), 如图 4 所示。 0064 蜗杆砂轮沿 Y 轴负向移动距离 g, 使蜗杆砂轮上位于齿轮一侧且距离蜗杆砂轮中 心点位置最近的齿槽中心线与 X 轴重合, 其中 : g (D2-D3)-l,l 为该中心线与蜗杆中心位置的距离 (其中 N -L/p,L/p 且 N 为整数, 可采取一维线性搜 索, 取合适的 N 值使 l (-p/2,p/2, 表示即可取正, 亦可取负) 。 0065 由于是加工斜齿轮, 砂轮架绕 s2轴逆时针旋转角 (从 V1向看) , 使蜗杆砂轮法截 面与齿轮法截面重合。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>29、, 其中 : 0066 (如果 为负值, 则顺时针旋转的角度) 。 0067 此时, 如果能够保证砂轮中心点在 s2上, 就已经完成了蜗杆砂轮与待加工工件的 说 明 书 CN 102922045 A 7 6/8 页 8 对刀, 即 “对中” 。已经实现了本发明的目的, 之后的加工步骤均是本领域技术人员熟知。 0068 但是, 要保证蜗杆砂轮中心点在 s2上需要增加机床设计难度及机床成本, 因此本 实施例提供一种优选方案, 使得蜗杆砂轮中心点不在 s2也能完成加工。 0069 如附图所示, 当蜗杆砂轮中心点不在 s2时, 蜗杆砂轮架顺时针转动 角, 与齿形对 中的蜗杆砂轮上的齿槽位置将发生位移偏。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>30、置。 参见图5, 为了消除因砂轮架旋转产生的偏置 量, 则蜗杆砂轮应沿 Z 轴正向移动 2z, 沿 Y 轴正向移动 2y, 其中 : 0070 0071 0072 D2 D2-D2 -l。 0073 蜗杆砂轮正向转动 角度, 其中 :(对于直齿轮 : h为磨齿加工安全高度, N为正整数, 利用一维线性搜索, 取合适 的 N 值使 (-180 ,180 。 (注 : 对于蜗杆砂轮, 移动其轴向位置和转动相应的角度 有异曲同工之效, 如果在步骤 12 及 13 中取则本段落步 骤可省去。 ) 0074 蜗杆砂轮沿 Z 轴负向移动距离 z2, 齿轮沿 X 轴正向移动距离 x3, 其中 : z2 H2。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>31、-H3-B-h ; 0075 0076 蜗杆砂轮及齿轮转动与蜗杆砂轮沿 Z 轴负向作轴向移动, 三者联动进行齿轮的磨 削加工, 且速度分别为 2、 3、 v3, 其中 : 0077 0078 0079 齿轮加工完成后, 各轴退回其坐标零点并停止运动。 0080 实施例 3 : 0081 同实施例 1 或 2。步骤 3) 结束后将待加工工件进行加工成成品工件, 并对所述成 品工件的精度进行检测, 当所述精度不符合标准时, 重新转到步骤 1) 。 0082 实施例 4 : 0083 步骤同实施例 2, 磨削完 t(t 1, 由初始设定, 其值依据加工工艺来确定) 个工件 后 (或在线检测仪检测齿轮。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>32、精度低于某阈值时) , 蜗杆砂轮磨损严重, 进行重新修整操作。 0084 蜗杆砂轮沿 Y 轴负向移动距离 e, 修整轮主轴旋转, 并沿 X 轴正向移动距离 x, 修 整轮绕 s1轴旋转角度 , 其中 : 0085 =2,3,4,5, 蜗杆砂轮将进行第二次修整则 =2, 依次例推。同理, 为第 次修整时转角值, 蜗杆砂轮将进行第二次修整则 =2, 依次例 推。 说 明 书 CN 102922045 A 8 7/8 页 9 0086 将步骤中替换为替换为同理, 第 2 次修整则取 =2, 依次例推。 0087 检测蜗杆砂轮外径大小, 如果其直径低于其工艺设定的最小阈值, 将更换蜗杆砂 轮, 转至步。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>33、骤 1。 0088 实施例 5 : 0089 本实施例所述砂轮为或蜗杆砂轮。特别地, 本实施例着重介绍采用成形砂轮继续 成形磨削。 0090 齿轮工件与实施例 2 中展成磨中的工件参数一致。设修整轮外径为 d1a, 成形砂轮 的顶圆直径为 d2a。 0091 1) 在修整轮轴上安装平面形修整轮, 蜗杆砂轮轴上安装成形砂轮, 如图 5 所示, 且 修整轮及成形砂轮中心点位置不变, 也即中心点在机床坐标系中的位置不变。 0092 2) 工件轴上安装待磨削齿轮, 根据待加工齿轮参数, 由啮合原理计算成形砂轮截 形, 并进行圆弧拟合, 作刀尖圆弧半径偏移, 得到成形修整实际运动轨迹 3。 0093 3。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>34、) 成形砂轮下降高度 hc=H2-H1, 修整轮与成形砂轮作高速回转运动, 在 O-XY 平面 内通过修整轮的 X 向进给运动及成形砂轮的 Y 向进给修整出成形砂轮的截形 3。 0094 4) 修整完毕后, 修整轮沿 Z 轴负向退回至其坐标零点且修整轮停止转动, 成形砂 轮沿 Y 轴移动, 使其轴向中心平面过齿轮轴心线。 0095 5) 砂轮架绕 s2轴逆时针转动角度 , 同样的道理, 对其作偏置处理, 沿 Z 轴负向 移动 2z, 沿 Y 轴正向移动距离 2y, 其中 : 0096 2y D2(1-cos) 0097 2z D2sin 0098 D2 D3-D2 ; 0099 6) 利用齿形。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>35、检测仪或其它齿形对中装置将齿轮任一齿槽转至成形砂轮一侧且在 齿轮上平面, 该齿槽中心线与 X 轴平行。 0100 7) 由于是斜齿轮, 同样设其安全高度为 h 不变, 则将齿轮反向旋转角度 , 其中 : 0101 0102 8) 成形砂轮沿 X 轴正向移动距离 xc, 沿 Z 轴负向移动距离 zc, 其中 : 0103 xc A3-A2-(d2f+d3f)/2 ; 0104 zc H2-B-h ; 0105 9) 齿轮绕 o3轴以 3的角速度作正向回转运动, 成形砂轮以速度 v2沿 Z 轴负向作 进给运动, 二者联动, 直至砂轮中心沿 Z 向退至下安全高度位置。二者联动关系 : 0106 01。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>36、07 注 : 对于直齿轮不存在联动关系, 步骤 7 省去, 且步骤 9 中齿轮不作回转运动。 0108 10) 齿轮绕 o3轴以 3的角速度作反向回转运动, 成形砂轮以速度 v2沿 Z 轴正向 向作进给运动, 同样要求二者联动, 直至成形砂轮退回到其安全高度。 0109 11) 齿轮停转, 同时成形砂轮沿 Z 轴停止运动。 0110 12) 齿轮作单分齿运动, 绕 o3轴以正向回转角度其中 : 0111 说 明 书 CN 102922045 A 9 8/8 页 10 0112 重复操作步骤 9-11, 直至所有齿槽均磨削完毕。 0113 13) 各轴回零点, 取出齿轮工件。 0114 14) 。</p> <p style='height:0px;padding:0;margin:0;overflow:hidden'>37、安装新的齿轮工件, 重复步骤 2-13, 如果是批量生产或新齿轮工件参数与前一 齿轮参数一致, 则重复操作 5-13。 0115 15) 对于批量磨齿加工, 磨完 N(N 1, 根据磨削工艺条件, 人工设定) 个齿轮工件 后 (或在线齿形检测仪检测齿轮精度接近其下阈值时) , 则成形砂轮磨损严重, 需进行自动 修整。 0116 16) 成形砂轮外径值 d2a减小 f( 直径修整量 ), 也即成形砂轮修整时, 成形砂轮与 蜗杆砂轮之间中心距减小 f/2, 重复操作 3-15。 0117 实施例 6 : 0118 本实施例公开一种采用 1 5 任一实施例所述的控制方法的磨齿机。即集成了展 成磨和成形磨的磨齿机。 说 明 书 CN 102922045 A 10 1/3 页 11 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 102922045 A 11 2/3 页 12 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 102922045 A 12 3/3 页 13 图 5 说 明 书 附 图 CN 102922045 A 13 。</p> </div> <div class="readmore" onclick="showmore()" style="background-color:transparent; 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