数控弧齿锥齿轮研齿机研磨点有相同侧隙装置及控制方法.pdf

本发明公开一种数控弧齿锥齿轮研齿机研磨点有相同侧隙装置及控制方法，所述装置包括：主动轴；主动弧齿锥齿轮；从动轴；从动弧齿锥齿轮；推动从动弧齿锥齿轮沿其轴向移动装置；推动主动弧齿锥齿轮沿其轴向移动装置。所述控制方法包括：在人机界面输入加工参数；生成代码；判断是否是第一次生成代码；是第一次生成代码，侧隙检测开始；移到第一研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值；移动到第二研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值；移到第三研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值；开始研磨；研磨结束。本发明有益效果是：克服现有技术试着找研磨点的缺陷，保证各研磨点有相同侧隙值，改善接触区，提高研磨效果，提高研磨效率。

1.  一种数控弧齿锥齿轮研齿机研磨点有相同侧隙装置，其特征在于，所述装置包括：主动轴(134)；装在主动轴(134)一端的主动弧齿锥齿轮(135)；与主动轴(134)呈90度的从动轴(132)；装在从动轴(132)一端的从动弧齿锥齿轮(136)；
推动从动弧齿锥齿轮(136)沿其轴向移动的装置包括：Z-Z轴伺服电机(139)；连接Z-Z轴伺服电机(139)的Z-Z轴滚珠丝杠(140)；配装在Z-Z轴滚珠丝杠(140)上的Z-Z轴联轴器(143)；与Z-Z轴联轴器(143)连接的从动轴架(144)，从动轴架(144)的中心配装有从动轴(132)；
推动主动弧齿锥齿轮(135)沿其轴向移动的装置包括：X-X轴伺服电机(137)；连接X-X轴伺服电机(137)的X-X轴滚珠丝杠(138)；配装在X-X轴滚珠丝杠(138)上的X-X轴联轴器(141)；与X-X轴联轴器(141)连接的主动轴架(142)，主动轴架(142)的中心配装有主动轴(134)。

2.  一种按照权利要求1所述数控弧齿锥齿轮研齿机研磨点有相同侧隙装置的控制方法，其特征在于，所述控制方法包括如下阶段：
1).在人机界面上输入加工参数阶段：输入机床加工的基本参数，所述基本参数包括：主动弧齿锥齿轮与从动弧齿锥齿轮的安装距、工装长度、主动弧齿锥齿轮的转速、加在从动弧齿锥齿轮上的制动扭矩、理论侧隙值、研磨点齿高方向坐标值X、研磨点齿长方向坐标值Y；
2).生成代码阶段：机床加工参数输入完成后，要保存，然后生成代码；
3).判断是否是第一次生成代码的阶段：在此要检测一个标志位，看它是否为1，判断是否是第一次生成代码，还是已经生成；
4).是第一次生成代码，侧隙检测开始阶段：是第一次生成代码，作侧隙测量，开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮(136)与主动弧齿锥齿轮(135)在标准安装距处作无间隙啮合，读出标准安装距时的坐标值，存放到R参数R80中，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
5).移动到第一研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值阶段：开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮(136)沿-Z方向移动与主动弧齿锥齿轮(135)作无间隙啮合，移动到第一研磨点，读出第一研磨点在Z-Z轴上的坐标存放到R参数R81，R81-R80为标准安装距处与第一研磨点相差的侧隙值，存放到R参数R811，取消固定停功能，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
6).移动到第二研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值阶段：开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮(136)沿-Z方向移动与主动弧齿锥齿轮(135)作无间隙啮合，移动到第二研磨点，读出第二研磨点在Z-Z轴上的坐标存放到R参数R82，R82-R80为标准安装距处与第二研磨点相差的侧隙值，存放到R参数R821；取消固定停功能，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
7).移动到第三研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值阶段：开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮(136)沿-Z方向移动与主动弧齿锥齿轮(135)作无间隙啮合，移动到第三研磨点，读出第三研磨点在Z-Z轴上的坐标存放到R参数R83，R83-R80为标准安装距处与第一研磨点相差的侧隙值，存放到R参数R831；取消固定停功能，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
8).开始研磨阶段：若不是第一次生成代码，则不进行侧隙检测，直接进入到此阶段；从动弧齿锥齿轮(136)加上制动扭矩，主动弧齿锥齿轮(135)按设定的速度和方向旋转；三个研磨点的齿高方向坐标值X和研磨点齿长方向坐标值Y都是给定的，而三个研磨点的侧隙坐标值分别为：R80+R811+R60；R80+R821+R60；R80+R831+R60，即为：标准安装距+标准安装距处与此研磨点的侧隙差值+理论侧隙值，分别根据三个研磨点的坐标进行接触区的研磨；
9).研磨结束：研磨结束，从动弧齿锥齿轮(136)加载解除；主动弧齿锥齿轮(135)停止转动；从动弧齿锥齿轮(136)与主动弧齿锥齿轮(135)退回到起始位置。

数控弧齿锥齿轮研齿机研磨点有相同侧隙装置及控制方法
技术领域
本发明涉及的是数控弧齿锥齿轮研齿机，特别涉及的是在数控弧齿锥齿轮研齿机上多个研磨点具有相同侧隙的方法。
背景技术
在数控弧齿锥齿轮研齿机上研磨一对相互啮合的弧齿锥齿轮的接触区时，需要在研齿机上确定各研磨点的坐标值，特别强调的是侧隙值，一定要由有经验的研齿工艺员来设定，而且研齿工艺员每给出研磨点齿高方向坐标值Y1和研磨点齿长方向坐标值X1，就要给出一个侧隙值Z1，当研磨点齿高方向坐标值Y1和研磨点齿长方向坐标值X1变化时，侧隙值Z1也要跟着变化，调试非常麻烦。
所述侧隙值是指：一对弧齿锥齿轮作无间隙啮合后，再退出一定的距离，使两齿轮之间产生一定的间隙，而该间隙的大小，就是侧隙值。侧隙值的作用就是：研磨一对弧齿锥齿轮时要喷研磨砂，这侧隙值就是为了研磨砂的充分渗入，以便产生更好的研磨效果，若各研磨点侧隙值相同，研磨效果会更好。
图1是现有技术中研齿机传动结构平面示意图。
如图1所示，现有技术研齿机传动结构包括：Z1-Z1轴伺服电机39；装在Z-Z轴伺服电机39上的是Z1-Z1轴联轴器43一端，Z1-Z1轴联轴器43另一端连接Z1-Z1轴滚珠丝杠40；配装在现有从动轴32上的现有从动轴架44；现有从动轴架44分别连接现有从动轴32和Z1-Z1轴滚珠丝杠40；现有从动轴32上装有现有从动弧齿锥齿轮36。
现有从动轴32除作旋转运动外，还分别作X1-X1、Y1-Y1、Z1-Z1三个方向的研磨运动，而所述三个方向可移动的最大距离，仅±2.5mm，带动现有从动轴32在X1-X1、Y1-Y1、Z1-Z1三个方向运动的装置是大轮箱37，大轮箱37的前进与后退是由液压缸带动完成的，大轮箱37的前进是现有从动弧齿锥齿轮36与现有主动弧齿锥齿轮35由气动开关检测，作无间隙啮合，因此，大轮箱37前进使现有从动弧齿锥齿轮36与现有主动弧齿锥齿轮35仅有一个点作无间隙啮合，而且通常这一点都设定在标准安装距处，而不是研磨点，真正研磨点的侧隙值是由有经验的研齿工艺员来设定的。
图1中X1-X1、Y1-Y1和Z1-Z1分别代表现有从动弧齿锥齿轮36的现有从动轴沿水平移动、现有从动轴沿垂直移动和现有从动轴沿轴向移动。
上述现有技术研齿机存在如下缺陷：
由于结构的限制，由伺服电机连接丝杠带动机械部件不能在现有从动轴沿水平移动X1-X1、现有从动轴沿垂直移动Y1-Y1、现有从动轴沿轴向移动Z1-Z1三个方向做大范围的运动，尤其不能满足在现有从动轴沿轴向移动Z1-Z1方向的移动量，不能满足在齿面上对任意数量的研磨点都能作无间隙啮合，各研磨点都要由研齿工艺员一点一点去试着找侧隙值，从而不能保证各研磨点都有相同的侧隙值，这样不仅效率低，机械结构复杂，调整不方便，而且影响了研齿效果。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种由伺服电机带动从动锥齿轮沿Z-Z方向大范围移动的结构和实现自动测量侧隙值，并且与理论侧隙值相叠加，生成新的侧隙值，实现数控弧齿锥齿轮研齿机各研磨点具有相同侧隙装置及控制方法。
解决上述技术问题的技术方案是：
一种数控弧齿锥齿轮研齿机研磨点有相同侧隙装置，所述装置包括：主动轴；装在主动轴一端的主动弧齿锥齿轮；与主动轴呈90度的从动轴；装在从动轴一端的从动弧齿锥齿轮；推动从动弧齿锥齿轮沿其轴向移动的装置包括：Z-Z轴伺服电机；连接Z-Z轴伺服电机的Z-Z轴滚珠丝杠；配装在Z-Z轴滚珠丝杠上的Z-Z轴联轴器；与Z-Z轴联轴器连接的从动轴架，从动轴架的中心配装有从动轴；推动主动弧齿锥齿轮沿其轴向移动的装置包括：X-X轴伺服电机；连接X-X轴伺服电机的X-X轴滚珠丝杠；配装在X-X轴滚珠丝杠上的X-X轴联轴器；与X-X轴联轴器连接的主动轴架，主动轴架的中心配装有主动轴。
一种所述数控弧齿锥齿轮研齿机研磨点有相同侧隙装置的控制方法，所述控制方法包括如下阶段：
1).在人机界面上输入加工参数阶段：输入机床加工的基本参数，所述基本参数包括：主动弧齿锥齿轮与从动弧齿锥齿轮的安装距、工装长度、主动弧齿锥齿轮的转速、加在从动弧齿锥齿轮上的制动扭矩、理论侧隙值、研磨点齿高方向坐标值X、研磨点齿长方向坐标值Y；
2).生成代码阶段：机床加工参数输入完成后，要保存，然后生成代码；
3).判断是否是第一次生成代码的阶段：在此要检测一个标志位，看它是否为1，判断是否是第一次生成代码，还是已经生成；
4).是第一次生成代码，侧隙检测开始阶段：是第一次生成代码，作侧隙测量，开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮与主动弧齿锥齿轮在标准安装距处作无间隙啮合，读出标准安装距时的坐标值，存放到R参数R80中，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
5).移动到第一研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值阶段：开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮沿-Z方向移动与主动弧齿锥齿轮作无间隙啮合，移动到第一研磨点，读出第一研磨点在Z-Z轴上的坐标存放到R参数R81，R81-R80为标准安装距处与第一研磨点相差的侧隙值，存放到R参数R811，取消固定停功能，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
6).移动到第二研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值阶段：开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮沿-Z方向移动与主动弧齿锥齿轮作无间隙啮合，移动到第二研磨点，读出第二研磨点在Z-Z轴上的坐标存放到R参数R82，R82-R80为标准安装距处与第二研磨点相差的侧隙值，存放到R参数R821；取消固定停功能，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
7).移动到第三研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值阶段：开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮沿-Z方向移动与主动弧齿锥齿轮作无间隙啮合，移动到第三研磨点，读出第三研磨点在Z-Z轴上的坐标存放到R参数R83，R83-R80为标准安装距处与第一研磨点相差的侧隙值，存放到R参数R831；取消固定停功能，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
8).开始研磨阶段：若不是第一次生成代码，则不进行侧隙检测，直接进入到此阶段；从动弧齿锥齿轮加上制动扭矩，主动弧齿锥齿轮按设定的速度和方向旋转；三个研磨点的齿高方向坐标值X和研磨点齿长方向坐标值Y都是给定的，而三个研磨点的侧隙坐标值分别为：R80+R811+R60；R80+R821+R60；R80+R831+R60，即为：标准安装距+标准安装距处与此研磨点的侧隙差值+理论侧隙值，分别根据三个研磨点的坐标进行接触区的研磨；
9).研磨结束：研磨结束，从动弧齿锥齿轮加载解除；主动弧齿锥齿轮停止转动；从动弧齿锥齿轮与主动弧齿锥齿轮退回到起始位置。
本发明的有益效果是：本发明克服现有技术中由于传统机械结构的限制，研磨点的侧隙值一点一点去试着找，且不能满足研磨点变化时具有相同的侧隙值从而影响研磨接触区效果的缺陷，本发明为研齿机自动测量各研磨点侧隙，保证各研磨点都有相同的侧隙值提供了一种先进有效的控制方法和装置。即：研齿机侧隙值是自动检测出来的，也就是机械结构配合先进的控制方法，实现了研磨齿轮自动控制侧隙功能，以保证了各研磨点都有相同的侧隙值，对研磨的齿轮改善接触区，提高研磨效果起到了很好的作用，同时也提高了研磨效率。
附图说明
图1是现有技术中研齿机传动装置结构平面示意图；
图2是本发明研齿机传动装置结构平面示意图；
图3是本发明控制方法流程图。
《附图中序号说明》
35：现有主动弧齿锥齿轮；36：现有从动弧齿锥齿轮；32：现有从动轴；37：大轮箱；39：Z1-Z1轴伺服电机；40：Z1-Z1轴滚珠丝杠；43：Z1-Z1轴联轴器；44：现有从动轴架；Y1-Y1：现有从动轴沿垂直移动；X1-X1：现有从动轴沿水平移动；Z1-Z1：现有从动轴沿轴向移动；Y1：研磨点齿高方向坐标值；X1：研磨点齿长方向坐标值；Z1：侧隙值；
132：从动轴；134：主动轴；135：主动弧齿锥齿轮；136：从动弧齿锥齿轮；137：X-X轴伺服电机；138：X-X轴滚珠丝杠；139：Z-Z轴伺服电机；140：Z-Z轴滚珠丝杠；141：X-X轴联轴器；142：主动轴架；143：Z-Z轴联轴器；144：从动轴架；
Y-Y：主动轴沿垂直移动；X-X：主动轴沿其轴向前后移动；Z-Z：从动轴沿轴向移动；P：啮合位置；O：机床零点；X：研磨点齿高方向坐标值；Y：研磨点齿长方向坐标值；Z：理论侧隙值；-X：减小主动锥齿轮安装距的方向；+X：增大主动锥齿轮安装距的方向；-Y：减小主动锥齿轮与从动锥齿轮偏置距的方向；+Y：增大主动锥齿轮与从动锥齿轮偏置距的方向；-Z：减小从动锥齿轮安装距的方向；+Z：增大从动锥齿轮安装距的方向。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施例进一步详述。
图2是本发明研齿机传动装置结构平面示意图；图3是本发明控制方法流程图。
本发明提供一种数控弧齿锥齿轮研齿机研磨点有相同侧隙装置，所述装置包括：主动轴134；装在主动轴134一端的主动弧齿锥齿轮135；与主动轴134呈90度的从动轴132；装在从动轴132一端的从动弧齿锥齿轮136。
推动从动弧齿锥齿轮136沿其轴向移动的装置包括：Z-Z轴伺服电机139；连接Z-Z轴伺服电机139的Z-Z轴滚珠丝杠140；配装在Z-Z轴滚珠丝杠140上的Z-Z轴联轴器143；与Z-Z轴联轴器143连接的从动轴架144，从动轴架144的中心配装有从动轴132。
推动主动弧齿锥齿轮135沿其轴向移动的装置包括：X-X轴伺服电机137；连接X-X轴伺服电机137的X-X轴滚珠丝杠138；配装在X-X轴滚珠丝杠138上的X-X轴联轴器141；与X-X轴联轴器141连接的主动轴架142，主动轴架142的中心配装有主动轴134。
这里Z-Z轴直接由伺服电机驱动的结构，为将西门子数控系统特有的固定停功能应用于Z-Z轴上测量侧隙差值提供了很好的保障，反过来说，也正是西门子数控系统特有的固定停功能的应用，才有了Z-Z轴直接由伺服电机驱动的这样简洁而又精度高的机械结构。
如图2所示，图中Z-Z定义为移动从动弧齿锥齿轮136的从动轴沿轴向移动，即沿从动轴132轴线在水平方向作轴向运动；X-X定义为主动弧齿锥齿轮135的主动轴沿其轴向前后移动，即沿主动轴134轴线在前后方向作轴向运动；Y-Y定义为主动弧齿锥齿轮135的主动轴沿垂直移动，即沿主动轴134垂直方向移动，所述垂直方向移动值为主动弧齿锥齿轮135中心线相对于从动弧齿锥齿轮136中心线的高度差值，在此称主动弧齿锥齿轮与从动弧齿锥齿轮的偏置距。
本发明提供一种所述数控弧齿锥齿轮研齿机研磨点有相同侧隙装置的控制方法，所述控制方法包括如下阶段：
1).在人机界面上输入加工参数阶段：输入机床加工的基本参数，所述基本参数包括：主动弧齿锥齿轮与从动弧齿锥齿轮的安装距、工装长度、主动弧齿锥齿轮的转速、加在从动弧齿锥齿轮上的制动扭矩、理论侧隙值、研磨点齿高方向坐标值X、研磨点齿长方向坐标值Y；
所述理论侧隙值是：依据经验或现场试验，人为的给出一个侧隙值，通常为几十丝，它是一个基准值，也就是研齿时需要的最基本的侧隙值，将它存储在R参数R60中；
所述R参数是：西门子数控系统提供的供用户存储数据的地址区，它共有1000个地址，从R0-R999，可存放1000个数据；
2).生成代码阶段：机床加工参数输入完成后，要保存，然后生成代码；
3).判断是否是第一次生成代码的阶段：在此要检测一个标志位，看它是否为1，判断是否是第一次生成代码，还是已经生成；
4).是第一次生成代码，侧隙检测开始阶段：是第一次生成代码，作侧隙测量，开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮136与主动弧齿锥齿轮135在标准安装距处作无间隙啮合，读出标准安装距时的坐标值，存放到R参数R80中，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
所述R80是：标准安装距时的坐标值；
本发明在带动从动轴132沿水平方向作轴向运动的Z-Z轴上固定停功能的应用是：首先设定Z-Z轴的扭矩值为Z-Z轴伺服电机139额定扭矩值的25％，激活固定停功能，让从动弧齿锥齿轮136朝着-Z方向移动，此时给出Z-Z轴移动的程序值一定要大于从动弧齿锥齿轮136与主动弧齿锥齿轮135啮合时实际可移动的值，这样Z-Z轴伺服电机139将以电机额定扭矩值的25％带动从动弧齿锥齿轮136移动，与主动弧齿锥齿轮135作无间隙啮合。数控系统自动取消剩余值，读出当时Z-Z轴的坐标值，为计算此点侧隙值作准备，测试结束，取消固定停功能；
5).移动到第一研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值阶段：开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮136沿-Z方向移动与主动弧齿锥齿轮135作无间隙啮合，移动到第一研磨点，读出第一研磨点在Z-Z轴上的坐标存放到R参数R81，R81-R80为标准安装距处与第一研磨点相差的侧隙值，存放到R参数R811，取消固定停功能，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
所述R81、R81-R80、R811是：R81存放第一研磨点在Z-Z轴上的坐标；R81-R80存放标准安装距处与第一研磨点相差的侧隙值，称侧隙差值；R811存放R81-R80的结果，也就是侧隙差值；
6).移动到第二研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值阶段：开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮136沿-Z方向移动与主动弧齿锥齿轮135作无间隙啮合，移动到第二研磨点，读出第二研磨点在Z-Z轴上的坐标存放到R参数R82，R82-R80为标准安装距处与第二研磨点相差的侧隙值，存放到R参数R821；取消固定停功能，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
所述R82、R821是：R82存放第二研磨点在Z-Z轴上的坐标；R82-R80存放标准安装距处与第二研磨点相差的侧隙值，称侧隙差值；R821是存放R82-R80的结果，也就是侧隙差值；
7).移动到第三研磨点测量出此点与标准安装距处侧隙差值阶段：开启固定停功能，从动弧齿锥齿轮136沿-Z方向移动与主动弧齿锥齿轮135作无间隙啮合，移动到第三研磨点，读出第三研磨点在Z-Z轴上的坐标存放到R参数R83，R83-R80为标准安装距处与第一研磨点相差的侧隙值，存放到R参数R831；取消固定停功能，然后向+Z方向移动，退出3mm间隙；
所述R83，R83-R80，R831是：R31存放第一研磨点在Z-Z轴上的坐标；R83-R80存放标准安装距处与第三研磨点相差的侧隙值，称侧隙差值；R831存放R83-R80的结果，也就是侧隙差值；
8)开始研磨阶段：若不是第一次生成代码，则不进行侧隙检测，直接进入到此阶段；从动弧齿锥齿轮136加上制动扭矩，主动弧齿锥齿轮135按设定的速度和方向旋转；三个研磨点的齿高方向坐标值X和研磨点齿长方向坐标值Y都是给定的，而三个研磨点的侧隙坐标值分别为：R80+R811+R60；R80+R821+R60；R80+R831+R60，即为：标准安装距+标准安装距处与此研磨点的侧隙差值+理论侧隙值，分别根据三个研磨点的坐标进行接触区的研磨；
所述R80+R811+R60、R80+R821+R60和R80+R831+R60分别是第一研磨点侧隙值，第二研磨点侧隙值和第三研磨点侧隙值；
9).研磨结束：研磨结束，从动弧齿锥齿轮136加载解除；主动弧齿锥齿轮135停止转动；从动弧齿锥齿轮136与主动弧齿锥齿轮135退回到起始位置。
本发明控制方法是研齿时需要输入各研磨点的坐标值，本发明只要输入各研磨点齿高方向坐标值X和研磨点齿长方向坐标值Y，在Z-Z轴上仅输入理论侧隙值Z，理论侧隙值Z通常为几十丝。为了保证齿面上研磨点变化时都能保证相同的侧隙值，研磨时要自动测试各研磨点不同的侧隙值，再与理论侧隙值相叠加，生成新的侧隙值，应用于各相应研磨点，本发明数控弧齿锥齿轮研齿机各研磨点有相同侧隙装置配合的控制方法，其装置又依赖于控制方法，控制方法又应用了固定停特殊功能，才决定了用如此的机械结构配合控制方法，实现齿面上研磨点变化时都能保证相同侧隙值的研磨。