[发明专利]一种四轴联动环面蜗杆磨床直线轴的行程设计方法

说明书

本发明涉及数控装备技术领域，具体来说是一种四轴联动环面蜗杆磨床直线轴的行程设计方法，通过计算圆插补运动直线轴的行程，明确直线轴的运动范围，从而避免因机床行程设计不足导致加工范围缩小；或因行程过大，导致机床结构庞大，造成不必要的浪费。该方法对于平面包络、锥面包络、双锥面包络等环面蜗杆的加工均同样适用，对于环面蜗杆磨床的设计具有重要指导意义。

技术领域

本发明涉及数控装备技术领域，具体来说是一种四轴联动环面蜗杆磨床直线轴的行程设计方法。

背景技术

环面蜗杆传动具有承载能力强，传动效率高，使用寿命长等优点，在动力传动领域具有广泛的市场空间。环面蜗杆齿面的磨削需要在专用设备上进行。传统的环面蜗杆磨床采用两轴联动的加工方式，这种方式联动轴数少，结构庞大，加工范围具有局限性。

为此许多单位开展了新型环面蜗杆磨床的研制。陈燕，龚玉霞于期刊《机床与液压》上发表的文献“七轴四联动数控环面蜗杆磨床的研制”介绍了一种七轴四联动环面蜗杆磨床的研制方案，专利CN102107300A也研制了一种四轴联动环面蜗杆磨床。四轴联动的加工方法对环面蜗杆磨床的结构设计提出了新的要求，而由于数控轴数多，机床运动部件也相应较多，难以实现机床行程和加工范围的匹配。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种四轴联动环面蜗杆磨床直线轴的行程设计方法，能够避免因机床行程设计不足导致加工范围缩小，或因行程过大导致机床结构庞大。

为了实现上述目的，设计一种四轴联动环面蜗杆磨床直线轴的行程设计方法，所述的方法包括如下步骤：确定被加工件的规格尺寸，包括环面蜗杆齿根圆弧半径R_f1和主基圆半径r_b，而后根据加工件的规格尺寸确定插补运动轨迹，设当回转台的回转中心O₂位于D点时，对应磨削环面蜗杆的入口，当回转台的回转中心O₂位于C点时，对应磨削环面蜗杆的出口，D点在蜗杆坐标系O₁中的坐标为：

Z_D＝r_b

其中a为中心距，即主基圆圆心O₀与环面蜗杆的中心O₁之间的距离，L为臂长，即砂轮产形面的边缘到数控回转台回转中心O₂的距离，且夹角∠PO₂D为P为主基圆与过其圆心O₀且平行于蜗杆轴线的直线的交点。

取环面蜗杆的工作长度等于主基圆直径，则回转台转动到磨削环面蜗杆的出口时的夹角：

圆插补运动的插补半径为：

设回转台回转中心O₂的坐标(X₁,Z₁)为：

X₁＝a+R₁ sinθ

Z₁＝R₁ cosθ

其中θ为回转台的回转中心O₂与主基圆圆心O₀的连线与PO₀的夹角，其取值范围在∠PO₂C和∠PO₂D之间，在求解出加工范围内的X₁和Z₁的数值后，即可得到径向的最大行程X₁max和最小行程X₁min，及轴向的最大行程Z₁max，则以行程ΔX₁＝X₁max-X₁min为径向的设计行程，以2*Z₁max为轴向的设计行程ΔZ₁。