專利名稱：一種空間曲線嚙合齒輪機構的精加工方法
技術領域：
本發明屬于零件的再次精密加工技術，具體是一種空間曲線嚙合齒輪機構的精加工方法。
背景技術：
最近發明的一種空間曲線嚙合齒輪機構適用于傳動比大且任意交叉軸之間的傳動。前期發明的靠模裝置制造出的空間曲線嚙合齒輪機構的嚙合鉤桿的形狀精度較低，且在嚙合傳動的過程中鉤桿容易變形，從而導致傳動過程中傳動精度較低。為了得到較高的形狀精度，采用激光快速成型技術對其進行加工。選區激光熔化快速成型技術(SLM)是一種極具創新的快速成型技術、能一步加工出具有冶金結合，相對密度接近100%，具有復雜結構，高的尺寸精度的金屬零件。這種加工技術能夠得到較高的形狀精度，但是經由這種制造技術得到的齒輪試件表面過于粗糙，從而影響傳動精度。在SLM技術粗加工的基礎上進行二次精加工是有必要的。機械拋光技術是一種常見的精加工技術，具有較高的加工效率，但是由于空間曲線嚙合輪的鉤桿屬于一種懸臂梁結構，傳統的機械拋光方法在加工過程中將使鉤桿產生過大變形，從而導致傳動失效。電解加工是一種無接觸力的加工形式，加工過程中不會產生工件的變形，但會有一層氧化薄膜的產生而阻礙加工的持續進行，所以效率較低。
發明內容
為克服現有技術存在的缺點和不足，本發明提供一種空間曲線嚙合齒輪機構的電解擦削精加工方法，解決現有制造方法還無法制造出滿足精密傳動需求的空間曲線嚙合齒輪機構的缺點。本發明技術方案如下一種空間曲線嚙合齒輪機構的精加工方法，包括對嚙合齒輪機構主動輪的鉤桿精加工、從動輪的鉤桿精加工，步驟如下主動輪鉤桿的精加工(I)準備一主動輪加工工具，主動輪加工工具有一基體，在基體外周等距固接數個加工板，加工板的外端部開有與主動輪的鉤桿相配合的圓孔狀加工區域D，沿加工區域D的內周壁放置一層不紡布層；(2)主動輪接直流電源的正極，主動輪加工工具接直流電源的負極；主動輪通過夾具安裝在旋轉運動裝置上，通過二維移動平臺實現主動輪和主動輪加工工具在軸線方向上的對齊，并通過直線運動裝置和旋轉運動裝置的配合運動實現主動輪鉤桿的截面與主動輪加工工具的加工區域D的截面對齊；(3)鉤桿外壁與加工區域D的不紡布層之間保持加工間隙，主動輪加工工具及鉤桿的擦削工作區淹沒在盛有電解液的電解槽中，調整好直線運動裝置與旋轉運動裝置的運動參數，啟動直流電源，主動輪加工工具的加工區域D做圓柱螺旋狀的運動，對主動輪的鉤桿的表面進行電解擦削； 從動輪鉤桿的精加工(IA)準備一從動輪加工工具，該從動輪加工工具與主動輪的形狀一致，不同之處是從動輪加工工具的鉤桿與主動輪的鉤桿的直徑不同，并且從動輪加工工具的鉤桿外周包裹有不紡布層，其關系式如下設從動輪加工工具的鉤桿截面圓直徑為Cl1，主動輪的鉤桿截面圓直徑為d，則它們之間滿足關系式4 H，式中，h為所不紡布層的厚度；(2A)從動輪安裝在旋轉運動裝置上，從動輪加工工具安裝在旋轉運動裝置上，調整好從動輪加工工具的鉤桿與從動輪的鉤桿初始位置，即從動輪加工工具的鉤桿的端部對應于從動輪的鉤桿的根部相互嚙合，加工時，電解液噴嘴對該相互嚙合的部位噴射電解液， 從動輪接直流電源的正極，從動輪加工工具接直流電源的負極，從動輪加工工具的鉤桿與從動輪的鉤桿運動為共軛運動，設從動輪加工工具的轉速為1，從動輪的轉速為I，則它們
之間應該滿足關系式
i]_2 ①2(I)式中，i12為所加工的空間曲線嚙合齒輪機構傳動副的傳動比，即主動輪與從動輪的鉤桿數目比。完成從動輪的鉤桿的電解擦削。上述主動輪的鉤桿的截面圓直徑為d，其加工板的圓孔狀加工區域D的截面圓直徑為D,則D和d應滿足關系式
D d]2h(2)式中，h為圓孔狀加工區域D內壁所覆蓋的一層不紡布層的厚度。上述步驟(3)所述，調整好直線運動裝置與旋轉運動裝置的運動參數，主動輪加工工具的加工區域D做圓柱螺旋狀的運動，所以直線運動V(mm/s)和圓周運動的
關系應滿足式
V ηω⑶式中，η為所加工的鉤桿的形狀參數。采用本發明精加工方法的空間曲線嚙合齒輪機構，在經過SLM技術的粗加工得到較高形狀精度的基礎上，通過電解擦削技術提高其嚙合表面質量。本發明方法，是一種結合電解加工和機械加工特點的精加工方法。在得到較好的表面質量的同時具有較高的加工效率，由于在嚙合傳動過程中，主要是通過主動輪鉤桿和從動輪鉤桿的接觸實現力和運動的傳遞。所以精加工也是針對主動輪鉤桿和從動輪鉤桿而言。主動輪的鉤桿是一種截面為圓形的圓柱螺旋桿，根據所要加工的主動輪的鉤桿的形狀參數，控制加工速度和加工時間，實現主動輪鉤桿表面的精加工。從動輪的鉤桿是與主動輪的鉤桿相嚙合的曲線桿，且截面為圓形。所以采用范成法加工原理對從動輪鉤桿進行精加工。首先用加工主動輪的方法加工出一個同主動輪的鉤桿形狀相似且表面精度較高的從動輪加工工具，通過從動輪加工工具的鉤桿與從動輪的鉤桿共軛運動實現對從動輪的鉤桿的電解擦削加工。通過控制加工速度和加工時間控制加工質量。本發明所述的精加工方法比經SLM技術加工的空間曲線嚙合齒輪機構有著更精細的表面。本發明精加工方法加工的空間曲線嚙合齒輪機構具有更高的傳動精度。
圖I本發明主動輪的鉤桿精加工示意圖。圖2a是本發明主動輪加工工具(俯視)結構示意圖。圖2b是本發明主動輪加工工具(左視)結構示意圖。圖2c是圖2b中“A”的局部放大結構，即加工區域D的放大結構示意圖。圖3本發明從動輪鉤桿的精加工示意圖。
具體實施例方式下面結合實例，對本發明作進一步地詳細說明，但本發明的實施方式不限于此。電解擦削是一種結合電解作用和機械擦削作用于一體的一種加工方式。在本發明中，所采用的電解擦削加工參數見下表I。表I電解擦削主要加工參數
權利要求
1.一種空間曲線嚙合齒輪機構的精加工方法，其特征在于，包括對嚙合齒輪機構主動輪的鉤桿精加工、從動輪的鉤桿精加工，步驟如下主動輪鉤桿的精加工(1)準備一主動輪加工工具，主動輪加工工具有一基體，在基體外周等距固接數個加工板，加工板的外端部開有與主動輪的鉤桿相配合的圓孔狀加工區域D，沿加工區域D的內周壁放置一層不紡布層；(2)主動輪接直流電源的正極，主動輪加工工具接直流電源的負極；主動輪通過夾具安裝在旋轉運動裝置上，通過二維移動平臺實現主動輪和主動輪加工工具在軸線方向上的對齊，并通過直線運動裝置和旋轉運動裝置的配合運動實現主動輪的鉤桿的截面與主動輪加工工具的加工區域D的截面對齊；(3)鉤桿外壁與加工區域D的不紡布層之間保持加工間隙，主動輪加工工具及鉤桿的擦削工作區淹沒在盛有電解液的電解槽中，調整好直線運動裝置與旋轉運動裝置的運動參數，啟動直流電源，主動輪加工工具的加工區域D圓柱螺旋狀的運動，對主動輪的鉤桿的表面進行電解擦削；從動輪鉤桿的精加工(IA)準備一從動輪加工工具，該從動輪加工工具與主動輪的形狀一致，不同之處是從動輪加工工具的鉤桿與主動輪的鉤桿的直徑不同，并且從動輪加工工具的鉤桿外周包裹有不紡布層，其關系式如下設從動輪加工工具的鉤桿截面圓直徑為Cl1，主動輪的鉤桿截面圓直徑為d，則它們之間滿足關系式Cl1 = d-2*h，式中，h為所不紡布層的厚度；(2A)從動輪安裝在旋轉運動裝置上，從動輪加工工具安裝在旋轉運動裝置上，調整好從動輪加工工具的鉤桿與從動輪的鉤桿初始位置，即從動輪加工工具的鉤桿的端部對應于從動輪的鉤桿的根部相互嚙合，加工時，電解液噴嘴對該相互嚙合的部位噴射電解液，從動輪接直流電源的正極，從動輪加工工具接直流電源的負極，從動輪加工工具的鉤桿與從動輪的鉤桿運動為共軛運動，設從動輪加工工具的轉速為Q1，從動輪的轉速為ω2，則它們之間應該滿足關系式式中，i12為所加工的空間曲線嚙合齒輪機構傳動副的傳動比，即主動輪與從動輪的鉤桿數目比；完成從動輪的鉤桿的電解擦削。
2.根據權利要求I所述的精加工方法，其特征在于，所述主動輪鉤桿的截面圓直徑為 d，其加工板的圓孔狀加工區域D的截面圓直徑為D，則D和d應滿足關系式D = d+2h式中，h為圓孔狀加工區域D內壁所覆蓋的一層不紡布層的厚度。
3.根據權利要求I所述的精加工方法，其特征在于，步驟(3)所述，調整好直線運動裝置與旋轉運動裝置的運動參數，主動輪加工工具的加工區域D做圓柱螺旋狀的運動，所以直線運動v(mm/s)和圓周運動ω (rad/s)的關系應滿足式V = η ω式中，η為所加工的鉤桿的形狀參數。
全文摘要
本發明公開了一種空間曲線嚙合齒輪機構的精加工方法，包括對嚙合齒輪機構主動輪的鉤桿精加工、從動輪的鉤桿精加工。一是基于主動輪鉤桿，即截面為圓形的圓柱螺旋線桿，通過主動輪鉤桿和主動輪加工工具之間的相對圓柱螺旋線運動實現主動輪鉤桿的電解擦削加工；二是利用范成法加工原理完成空間曲線嚙合齒輪機構從動輪鉤桿的電解擦削加工，利用從動輪加工工具和從動輪鉤桿的共軛運動，實現從動輪鉤桿的電解擦削精加工。本發明解決了現有制造技術無法加工出精密空間曲線嚙合齒輪機構的問題，提供了一種精密制造技術，為其在精密傳動領域的廣泛應用打下了良好的基礎。
文檔編號B23H5/06GK102601471SQ201210087509
公開日2012年7月25日 申請日期2012年3月28日 優先權日2012年3月28日
發明者何恩義, 陳揚枝 申請人:華南理工大學