[发明专利]一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床及其加工方法

权利要求书

1.一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床，包括机床体和控制系统，其特征在于由1床身、2主轴箱、3主轴电机、4主轴编码器、5主轴、6卡盘、7环面蜗杆、8磨头、9液压尾座、10Z轴伺服电机、11大托板、12X向导轨、13X向滚珠丝杠、14数控转台、15小托板、16Z向导轨、17Z向滚珠丝杠、18Y轴伺服电机、19X轴伺服电机、20磨头电机、21砂轮，以及刀架底板、数控刀架元件组成；所述的主轴电机3通过同步带驱动主轴5和环面蜗杆7绕C轴转动，Z轴伺服电机10通过同步带驱动滚珠丝杠17带动大托11板沿Z向导轨16移动，X轴伺服电机19通过联轴器驱动滚珠丝杠13带动小托板15沿X向导轨12移动，Y轴伺服电机18通过齿轮驱动数控转台14绕Y轴旋转，数控刀架或磨头固联在数控转台上，磨头电机20通过同步带带动砂轮21绕自身B轴转动，手轮摇动使砂轮及电机一起绕A轴转动，所述的X、A轴平行，Z、C轴平行，X、Y、Z三轴符合右手笛卡尔坐标系。

2.一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床的加工方法，其特征在于环面蜗杆螺旋面的车削方法为在通过蜗杆轴心线且垂直于蜗轮轴心线的中间平面内蜗杆齿根圆弧半径Rf1、蜗杆齿顶圆弧半径Ra1，基圆半径rb，移动车刀使顶刃右端点与M点相接触。根据传动比关系当车刀以Ra1为半径进行圆插补运动时由M点运动到E点时，蜗杆转动角度为角MO2E乘以传动比i，这样就形成了一条螺旋线。根据环面蜗杆成型原理，切削刃要与基圆相切，退刀后再回到M点沿NM方向进刀到P点，然后以R为半径进行圆弧插补，运动到Q点时，为了保证切削刃的连线与基圆相切，蜗杆转动的角度为角PO2Q乘以传动比i，这样就形成了另一条螺旋线。退刀后再回到P点沿MP方向进刀，进行插补运动形成另一条螺旋线，当切削半径达到Rf1时即完成蜗杆右侧齿面的粗车。移动车刀到E点，使车刀左侧顶刃与E点重合，转动环面蜗杆一定角度，使此时基圆左侧垂直于蜗杆轴线的切线与蜗杆轴截面上左侧齿面重合，同右侧齿面一样沿EQ方向进刀，进行左侧齿面的切削。

3.一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床的加工方法，其特征在于环面蜗杆的磨削方法时调整X、Z、Y轴位置使砂轮产形面与基圆相切，然后转动C轴使蜗杆齿面与砂轮产形面相切。数控转台转动角度Q1，同时X、Z两轴进行同转向的插补运动，转动角度Q2，与此同时蜗杆转动角度Q3，完成环面蜗杆的精车或磨削加工，其中Q1＝Q2＝Q3/i；进行环面蜗杆的磨削加工时蜗杆起始位置在变，转动方向始终不变

4.根据权利要求1或2所述的一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床，其特征在于所述的X、Z、C三轴联动进行环面蜗杆螺旋面的直进法粗车，车削螺旋面时刀体始终垂直于蜗杆轴线。

5.根据权利要求1或2所述的一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床，其特征在于所述的X、Z、C三轴联动进行环面蜗杆螺旋面的直进法粗车，粗车时沿Z向移动的距离不变，蜗杆起始位置不变，转动角度在变。

6.根据权利要求1或2所述的一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床，其特征在于所述的X、Z、C三轴联动进行环面蜗杆螺旋面的直进法粗车，用切断刀先切削蜗杆的一个侧螺旋面，再加工其另一个侧螺旋面。

7.根据权利要求1或3所述的一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床，其特征在于所述的X、Y、Z、C四联动功能进行直廓环面蜗杆的精车或包络环面蜗杆的磨削。

8.根据权利要求1或3所述的一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床，其特征在于所述的X、Y、Z、C四联动功能进行环面蜗杆的精车或磨削加工时蜗杆中心距不受实际中心距的限制，可以加工中心距50到800的蜗杆。

9.根据权利要求1或3所述的一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床，其特征在于所述的X、Y、Z、C四联动功能进行环面蜗杆的磨削加工时更换不同的砂轮后可以加工平面包络和渐开线包络环面蜗杆。

10.根据权利要求1或2所述的一种四联动环面蜗杆数控车磨复合机床，其特征在于所述的环面蜗杆采用中心距A＝125，蜗杆头数2，传动比i＝20.5蜗杆包围蜗轮齿数4.5轴向模数m＝4.927，蜗杆齿根圆弧半径105.43，蜗杆齿顶圆弧半径97.55，蜗杆工作部分长度62，基圆直径78、全齿高7.88的右旋平面二次包络环面蜗杆。