[发明专利]一种高精度的渐开线齿轮齿面微织构激光加工的方法及装置

说明书

本发明公开了一种高精度的渐开线齿轮齿面微织构激光加工的方法及装置，包括完整的加工方法以及相关的装置操作使用过程。本发明的主要思路是通过数字化加工过程，模拟渐开线齿轮的渐开线形成过程，保持激光光源焦点位置不变，通过控制数个伺服电机协调工作，带动齿轮实现预期的空间运动，实现齿轮待加工表面相对于激光光源的渐开线运动轨迹。本发明所述加工方法可以在渐开线齿轮齿面上实现深径比恒定的微织构激光加工，装置简单，齿轮曲面微织构加工精度高，操作难度低，实现低成本高效加工，具有重要的理论意义和应用价值。

技术领域

本发明属于精密定位加工领域，具体涉及一种在齿轮的轮齿表面微织构激光加工的方法与装置。

背景技术

在平面上加工微织构时，一般先将激光器的焦点调整至被加工的平面上，然后通过平面运动平台带动被加工工件运动，可以实现在平面的任一位置加工微织构。而齿轮轮齿的表面是一曲面，并且齿轮有多个齿，加工微织构的难度较高。常规齿轮加工方法难以确保轮齿表面微织构的加工精度。本发明提供了一种在齿轮的轮齿表面激光加工微织构的装置，通过平台多种运动复合成齿轮的渐开线运动，可实现在齿轮轮齿上加工微织构，提高微织构的加工精度，该装置具有成本低、易于制作安装的特点。

发明内容

本发明提出了一种便于在齿轮的轮齿表面激光加工微织构的装置及方法，通过各个运动部件的配合，使齿轮的轮齿被加工位置在模拟渐开线运动的情况下，可以始终保持在激光器的焦点处。

为了实现上述技术目的，本发明所采用的技术方案如下：

一种高精度的渐开线齿轮齿面微织构激光加工装置，装置包括U型平面平台1和平面平台3(U型面的两侧面垂直于底面)；平面平台3位于装置底部，并与其上的平面平台1呈十字形交叉分布，且平面平台1的U型内侧中心设置有基座4，丝杠11通过平面平台1两端的孔与伺服电机2相连，丝杠12通过平面平台3两端的孔与伺服电机13相连，基座4与丝杠11螺纹连接，基座4与丝杠12螺纹连接，基座4内两个螺纹孔错位分布，并不干涉，旋转升降台10安装在基座4上，旋转升降台10底部安装有一小型旋转电机，该电机安装在基座4内部一平台上，该平台可通过控制器实现上下运动，通过平台上下运动和电机输出轴的旋转运动复合，即可控制旋转升降台10实现旋转、升降运动，竖板5固定安装在旋转升降台10上，使得竖版5可随着旋转升降台10旋转、升降，锥度心轴9与伺服电机6通过竖板5上的孔相连，齿轮8通过渐开线内花键安装在锥度心轴9上，可随着锥度心轴9的旋转而转动，将激光光源7安置在靠近齿轮8的位置，且固定不动。

进一步，基座4在平面平台1及平面平台3上的运动方向，由于基座4与丝杠11螺纹连接，当伺服电机2控制丝杠11转动时，基座4带着旋转升降台10、竖板5、伺服电机6、锥度心轴9以及齿轮8一起沿着丝杠11的轴向方向运动，通过伺服电机2的正反转可以实现基座4的往返运动，基座4的极限运动位置由丝杠11的螺纹长度决定，同理，当伺服电机14控制丝杠12转动时，基座4带着旋转升降台10、竖板5、伺服电机6、锥度心轴9以及齿轮8一起沿着丝杠12的轴向方向运动，通过伺服电机13的正反转可以实现基座4的往返运动，基座4的极限运动位置由丝杠12的螺纹长度决定；装置内三个伺服电机由统一控制器控制，以便协同工作。

进一步，所述基座4内装有控制器，用以控制小型旋转电机、旋转升降台10的旋转运动和升降运动。

进一步，所有伺服电机，以及旋转升降台10应用统一的控制器实现同步协调控制。

进一步，齿轮8的几何中心布置于旋转升降台10的圆心的正上方。

一种高精度的渐开线齿轮齿面微织构激光加工方法，包括以下步骤：