[发明专利]双锥面二次包络环面蜗轮滚刀侧后角面的数控磨削方法

摘要

本发明涉及一种双锥面二次包络环面蜗轮滚刀侧后角面的数控磨削方法，属于双锥面二次包络环面蜗轮滚刀的加工方法。在四轴联动数控机床上磨削侧后角面时，调整滚刀转角和刀座转台转角，并同时调整刀座转台中心相对于滚刀中心的径向距离和轴向距离，使产形锥面上的点与刃带线上各点依次接触、接触点在产形锥面上的单位法矢量与在侧后角面上的单位法矢量平行同时使双锥砂轮外缘与滚刀齿根环面相切，以此方法实现双锥面二次包络环面蜗轮滚刀侧后角面的数控磨削加工，并能保证每个刀齿左右两侧从齿顶到齿根刃带宽一致，且各个刀齿的侧后角面的刃带宽和侧后角相等。

主权项

1.双锥面二次包络环面蜗轮滚刀侧后角面的数控磨削方法，包括：双锥面二次包络环面蜗轮滚刀(9)的单个刀齿由顶后角面(1)、顶刃带(2)、前刀面(3)、后刀面(4)、侧后角面(5)和刃带(6)构成，前刀面(3)与刃带(6)的交线为刃口线(7)，根据给定的刃带宽e，可得到刃带线(8)，刃带线(8)为侧后角面(5)与刃带(6)的交线；其特征在于，P₀是刃口线(7)上任意一点，与P₀同在一条螺旋线上的点P位于刃带线(8)上，点P到P₀的距离为刃带宽e，P点在刃带线(8)上的单位切矢量为τ_s；平面M过点P，且垂直于τ_s；刃带(6)是蜗杆螺旋面的一部分，P点在刃带(6)上的单位法矢量为n_s，则n_s⊥τ_s，且n_s在平面M内；点P在侧后角面(5)上的单位法矢量为n_H，n_H在平面M内，设n_s与n_H夹角的大小为侧后角λ；滚刀(9)的回转轴线S₁与其喉部中间平面N垂直相交于中心点O_H1，刀座转台(10)的回转轴线S₂与S₁垂直交错，S₂与S₁的距离为x，S₂与喉部中间平面N的距离为z，平面E过S₁且与S₂垂直，平面E与S₂的交点O_Hd，O_Hd为刀座转台(10)的回转中心，双锥砂轮(11)安装在刀座转台(10)上，双锥砂轮(11)的自转轴线S₀与平面E的交点O，O为双锥砂轮(11)的转动中心，OO_Hd⊥S₀、O到O_Hd的距离为砂轮距a₀，S₀与平面E的夹角为砂轮倾角β；机床的原点位于O_H1点，机床B轴与刀座转台(10)的回转轴线S₂同轴，机床C轴与滚刀(9)的回转轴线S₁同轴，机床X轴与喉部中间平面N和平面E的交线重合，机床Z轴与滚刀(9)回转轴线S₁重合；刀座转台(10)绕B轴的转角为滚刀(9)绕C轴的转角为刀座转台(10)沿X轴的坐标为x，刀座转台(10)沿Z轴的坐标为z；设双锥面二次包络环面蜗杆传动的中心距为a，则当x＝a，z＝0，时，对应的当双锥砂轮(11)的产形锥面(12)磨削刃带线(8)上的任意一点P时，砂轮距a₀和砂轮倾角β保持不变，通过控制机床C轴的转角和B轴的转角并同时控制刀座转台(10)的X轴坐标x和Z轴坐标z，使产形锥面(12)上一点Q的单位法矢量n_w与n_H平行、Q点与P点接触并使双锥砂轮(11)的外缘与滚刀(9)的齿根环面相切，双锥砂轮(11)绕自转轴线S₀转动，由产形锥面(12)磨削刃带线(8)上的P点，保证了P点处的刃带宽e和侧后角λ；对于单个刀齿一侧的刃带线(8)上各点分别采用上述方法得到x和z的一系列对应值，编制B、C、X和Z轴四轴联动数控程序，依次磨削刃带线(8)上的各点，即可磨削出从齿顶到齿根刃带宽e一致的刃带(6)，同时获得从齿顶到齿根侧后角λ相等的侧后角面(5)；对滚刀(9)上各个刀齿的左右两边侧后角面按上述方法进行编程计算，依次磨削各个刀齿的左右两侧的侧后角面磨削，得到单个刀齿左右两侧从齿顶到齿根刃带宽e一致的刃带(6)，同时获得各个刀齿的刃带宽e和侧后角λ相等的侧后角面，得到双锥面二次包络环面蜗轮滚刀(9)。