[发明专利]一种加工螺旋锥齿轮的机床和方法

说明书

技术领域

本发明涉及数控机加工设备及方法，具体是指加工螺旋锥齿轮的机床和方 法。

背景技术

螺旋锥齿轮加工机床的原理如图1所示，用摇台代表产形轮，刀具(刀盘 或砂轮)切削刃运动所形成的切削面代表产形轮上的一个轮齿，加工时产形轮 与齿轮绕各自轴线回转作啮合运动，刀具即可在轮坯上加工出一个轮齿。螺旋 锥齿轮的轮齿表面的形状取决于刀盘和工件在任一时刻的相对位置，假定工件 不动，刀盘在空间的位置由刀盘中心的位置(三个坐标)和刀盘轴线的方向(两 个坐标)五个参数所完全确定，因此所有加工螺旋锥齿轮的数控机床均由三个 直线轴和三个转动轴组成，在加工时用计算机控制六轴五联动就可以加工出各 种齿制的螺旋锥齿轮。自从1989年出现第一台六轴五联动的数控铣齿机以后， 为汽车大批量生产的数控铣齿机已经发展了两代，第一代的创新点是把结构复 杂的机械型机床改进为六轴五联动数控机床，数控铣齿机既能加工圆弧齿锥齿 轮，又能加工齿螺旋锥齿轮，其结构如图2所示；第二代的创新点是能干切削 加工螺旋锥齿轮，如图3所示。但这些机床都不能自动上下料，影响了齿轮加 工的生产效率。

发明内容

本发明要解决的技术问题是，针对现有技术的不足，设计一种加工螺旋锥 齿轮的机床和方法，不仅适合于湿切和干切，既能加工圆弧齿锥齿轮，也能加 工摆线齿锥齿轮，而且能利用机床本身的数控轴来进行在线检测和自动上下 料。

为实现上述目的，本发明所采用的技术方案是，一种加工螺旋锥齿轮的机 床，有床身，其特征是，床身的右左两侧和后侧分别设有右墙板、左墙板和后 墙板，右墙板和左墙板平行，右墙板和左墙板的上部分别设有与地面平行的X 轴导轨，X轴导轨上装有可在动力驱动下沿X轴导轨前后移动的X轴滑台；X 轴滑台的前侧和上侧分别设有与地面平行并与X轴导轨垂直的Y轴导轨，Y 轴导轨上装有可在动力驱动下沿Y轴导轨左右移动的Y轴滑台；Y轴滑台的 前侧装有与地面垂直的Z轴滑槽，Z轴滑槽内设有Z轴导轨，Z轴导轨上装有 可在动力驱动下沿Z轴滑槽上下移动的Z轴滑台；Z轴滑台上设有垂直于地面 的刀盘主轴C轴，C轴上装有加工齿轮的刀盘或砂轮，刀盘或砂轮在动力驱动 下可绕C轴回转；左墙板和右墙板之间设有平行于右墙板的支撑板，并在右墙 板和支撑板上装有A-B轴联合装置，A-B轴联合装置的中间设有工件主轴A 轴，A轴上装有被加工的齿轮，该齿轮可以在动力驱动下绕A轴回转；A-B轴 联合装置上设有与A轴垂直的回转轴B轴，A-B轴联合装置可在动力驱动下 绕B轴回转；床身在支撑板与右墙板之间设有落屑槽，Z轴滑台的左侧设有导 轨，导轨上装有可在动力驱动下上下移动的机械手，左墙板和支撑板之间设有 传送带，后墙板或左墙板上设有开口，传送带经过左墙板或后墙板的开口绕至 左墙板前方构成环形。

Z轴滑台的右侧设有垂直于地面方向的探针。

床身右侧对应落屑槽下方设有一个可插入排屑装置的孔。

支撑板上设有修整器，修整器上设有在动力作用下的回转轴D轴，D轴的 方向与地面垂直，修整器顶端装有金刚滚轮，用金刚滚轮的端面修整砂轮。

修整器也可以设置在A-B轴联合装置上，修整器上设有在动力作用下的回 转轴D，修整器顶端装有金刚滚轮，修整器根据B轴的回转改变方向，用金刚 滚轮的内侧和外侧分别修整砂轮的外侧和内侧。

床身的右墙板上开孔，通过该孔可调整工件的夹紧装置。

一种用所述机床加工螺旋锥齿轮的方法，其特征是，该方法包括：

a.建立空间直角坐标系，以通过B轴回转轴线并与地面平行的平面为X-Y 平面，以通过B轴回转轴线并与地面垂直的平面为Y-Z平面，以通过A轴回 转轴线并与Y轴回转轴线垂直的平面为Z-X平面，它们的交点O即为机床坐 标系的原点，刀盘主轴端面中点O’在该坐标系里的坐标即为x、y、z，A轴轴 线与X-Y平面的夹角为β，工件的回转角为α；

b.根据公式：

sinβ＝-cp；

x＝O_MO_C·i-Lcosβ；

y＝O_MO_C·j；

z＝O_MO_C·k+Lsinβ+H；