專利名稱：一種磨齒機控制方法及磨齒機的制作方法
技術領域：
本發明涉及磨齒機制造領域。
背景技術：
數控磨齒機廣泛應用于齒輪等零部件的制造。其中，數控成形砂輪磨齒機是一種適用于高精度內、外齒輪批量磨削加工的精密數控機床，其加工原理為成形法磨削，即將成形砂輪軸截面截形修整為與齒輪齒槽相對應的截面，進行成形磨削加工。數控展成砂輪磨齒機是另一種高效的精密數控機床，采用了一個蝸桿砂輪，利用展成原理，實現高效率的加工。現有技術中，不管是數控成形砂輪磨齒機，還是數控展成砂輪磨齒機的設計制造都已經比較成熟。在機械工業出版社2008年出版的《機械加工工藝手冊(單行本)一一齒輪、蝸輪蝸桿、花鍵加工》(以下簡稱參考文獻1)，等文獻中，詳細介紹了蝸桿砂輪磨齒機、立方氮化硼成形磨齒機等數控磨齒機或傳統磨齒機。現有的數控磨齒機主要包括了機床本體、電氣及伺服控制系統、齒輪磨削系統、磨削對中系統、齒輪齒形對中系統等。部分磨齒機，如CN1453103C公開的成形磨削砂輪在線修整方法，還整合了砂輪修整系統，即實現了砂輪在線修整以提高生產效率。由于磨齒加工屬于對齒形的精加工，待加工工件在磨齒前已經被粗加工出一定齒形，因此，需要在磨齒加工前對工件和/或刀具進行調整，即對刀。由于實際生產中，往往是使得蝸桿砂輪的任意齒槽的中心線與待加工工件(如齒輪)的任意齒形的中心線重合，因此，上述“對刀”在本領域中通常稱為“對中”。如果不進行“對中”操作，不但得不到精磨的工件，反而會磨壞齒形。特別是在待加工工件的加工余量較小的情況下，廢品率高。在待加工工件的加工余量較大的情況下，上述情況有所緩解，但效率低，砂輪磨損較快。如參考文獻I第134頁第二段對成形磨進行介紹時提到的“磨削直齒齒輪時，砂輪軸線垂直于齒輪的軸線，砂輪截形的中心線和齒輪齒槽的中心線相重合……”；又如參考文獻I第135頁第四段對蝸桿砂輪磨齒原理進行介紹時提到“磨齒時，蝸桿砂輪和被磨齒輪相對轉動嚙合……”都說明了調整砂輪與待加工工件位置的重要性，但是都沒有提出較好的解決方法。現實中，上述蝸桿砂輪修整及齒輪磨削時，很難實現自動化，齒形“對中”基本上依靠人工操作，而且每一次砂輪修整都要重新進行人工調整，對工人熟練程度和技巧要求高，生產效率較低。其原因是砂輪安裝在主軸上具有隨意性，雖然現有技術早已存在成熟的齒形檢測方法和設備，可以設想將齒形檢測集成到數控磨齒機中，以實現齒形對中。但遺憾的是，現有的較為簡便和精確的齒形檢測方法大都是針對金屬工件或是表面光滑工件的。由于砂輪表面粗糙且一般為非金屬件，不能反饋正確的信號或會磨損測頭，目前難以以便捷的方式精確地獲得砂輪的齒形數據。所以，數控磨齒機領域仍然不能以簡單的方式解決自動對中的問題，難以實現連續化生產。在成形磨領域，通常采用的對中裝置，其精度要求高卻容易磨損，總體加工精度不盡人意。同時，由于對中方式不同，難以在同一臺設備中集成展成磨和成形磨。
發明內容
本發明的目的之一是提供一種磨齒機控制方法，以實現自動對中和連續磨齒。為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種磨齒機控制方法，采用包括工件主軸、砂輪主軸和修整輪主軸的磨齒機，包括以下步驟I)記錄安裝在所述修整輪主軸上的修整輪的初始空間位置數據；2)采用所述修整輪對安裝在所述砂輪主軸上的砂輪進行修形，當修形完成時，所述修整輪與砂輪嚙合，即獲得所述砂輪的齒槽或齒形的空間位置數據；3)通過檢測獲得安裝在所述工件主軸上的待加工工件的齒形或齒槽的空間位置數據，并根據步驟2)所獲得的砂輪齒槽或齒形的空間位置數據，調整所述砂輪和待加工工件的相對位置，實現待加工工件和砂輪的對刀。 本發明采用具有修整輪的磨齒機，即現有“在線修整技術”中所采用的磨齒機。值得說明的是，由于將所述蝸桿砂輪在安裝在砂輪主軸上具有隨意性，砂輪齒形的空間位置數據是不能精確地確定的。但是，工件主軸、砂輪主軸和修整輪主軸的安裝位置是已知的，各軸的角位移及位移量可以被精確記錄，而修整輪的形狀和尺寸也是已知的，數控系統可以控制修整輪按照一定軌跡運動。雖然砂輪和修整輪均是非金屬的、且表面均粗糙。但是砂輪形狀較修整輪為更復雜(如展成磨中的蝸桿砂輪)、且磨損快，而修整輪形狀通常較為簡單、且磨損慢。因此，通過測量獲得砂輪的位置數據(如截形、齒形或齒槽中心線)較為困難、成本高。但獲得修整輪的位置數據相對較為容易，同時，修整輪磨損周期長，通常較為精密，一次檢測后使用周期長。另外，市售的修整輪通常較為精密，其尺寸通常已經標出。本發明正是利用了修整輪對砂輪進行修整完成后，修整輪與砂輪嚙合的原理，通過修整輪的位置信息來找準砂輪的位置信息。之后，砂輪與修整輪必然分離，可能需要對砂輪的位置進行追蹤，而追蹤技術在數控領域屬于公知。作為本發明的一種優選的技術方案，所述修整輪的初始空間位置數據，僅僅是修整輪的中心線位置數據即可，相對應的砂輪的齒槽或齒形的空間位置數據，即為砂輪任意齒槽或齒形的中心線位置數據。本領域中，通常要建立坐標系，優選方式中的磨齒機中的砂輪主軸平行于修整輪主軸，所述工件主軸垂直于砂輪主軸。以任意一點為原點，建立三維坐標系，使得所述砂輪主軸平行或重合于Y軸，所述工件主軸平行或重合于Z軸，所述工件主軸和砂輪主軸均垂直于X軸。建立坐標系后，所述修整輪的中心線位置數據即為修整輪中心點的y坐標值；所述砂輪任意齒槽或齒形的中心線位置數據即為蝸桿砂輪任意齒槽的中心線的坐標。
本發明的裝置可以通過附圖給出的非限定性實施例進一步說明。圖I為本發明的裝置在X-Z平面的投影示意圖；圖2為本發明的裝置在X-Y平面的投影示意圖；圖3為修整輪示意圖；圖4為待加工工件不意圖；圖5為S2旋轉偏移量示意圖
圖中1-修整輪，2-砂輪，3-待加工工件。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明，但不應該理解為本發明上述主題范圍僅限于下述實施例。在不脫離本發明上述技術思想的情況下，根據本領域普通技術知識和慣用手段，作出各種替換和變更，均應包括在本發明范圍內。實施例I :一種磨齒機控制方法，采用包括工件主軸、砂輪主軸和修整輪主軸的磨齒機，包括以下步驟I)記錄安裝在所述修整輪主軸上的修整輪的初始空間位置數據；2)采用所述修整輪對安裝在所述砂輪主軸上的砂輪進行修形，當修形完 成時，所述修整輪與砂輪嚙合，即獲得所述砂輪的齒槽或齒形的空間位置數據；3)通過檢測獲得安裝在所述工件主軸上的待加工工件的齒形或齒槽的空間位置數據，并根據步驟2)所獲得的砂輪齒槽或齒形的空間位置數據，調整所述砂輪和待加工工件的相對位置，實現待加工工件和砂輪的對刀。需要說明的是，步驟I)和步驟2)是本實施例中最重要的技術要點。正是通過這兩步找準了砂輪齒槽或齒形的空間位置，使得步驟3)在無需人工調整的情況下順利進行，真正實現了磨齒機的全自動化。本發明利用了修整輪與砂輪相嚙合的原理，使得修整輪的初始空間位置數據與砂輪齒槽或齒形位置數據相對應。本實施例在修整輪與砂輪的嚙合點找準砂輪齒槽或齒形位置數據后，利用成熟的技術對砂輪的位移進行追蹤。因此，之后不管砂輪位置如何變化，其齒槽或齒形的位置數據都被數控系統記錄著。因為現有技術中，只要是獲得了的齒槽或齒形的位置數據，就能實現自動對刀，這與數控加工中心等設備中自動對刀的原理相同，屬于本領域公知。同樣地，檢測材質為金屬的待加工工件的齒形(如圖I中的斜齒輪)也是公知技術。因此，本發明解決了找到了解決因砂輪(特別是蝸桿砂輪)的齒形難以檢測而不能實現自動磨齒的方法。本發明中，由于修整輪較為精密，且容易測量(如圖3中的修整輪的尺寸一目了然)，因此，可以根據實際需要，通過修整輪來獲得的砂輪齒槽或齒形的多種位置數據。本實施例中，要求獲得整個砂輪齒形的曲面數據，即步驟I)中所述修整輪的空間位置數據為修整輪表面的曲面數據，步驟2)中，所述砂輪的齒槽或齒形的空間位置數據為砂輪的齒槽或齒形表面的曲面數據。實施例2:同實施例I的步驟，本實施例對其進一步限定。所述磨齒機中的砂輪主軸平行于修整輪主軸，所述工件主軸垂直于砂輪主軸；以任意一點為原點，建立三維坐標系，使得所述砂輪主軸平行或重合于Y軸，所述工件主軸平行或重合于Z軸，所述工件主軸和砂輪主軸均垂直于X軸。上述內容主要是定義了磨齒機的坐標，屬于本領域公知的內容。本實施例中，所述砂輪為蝸桿砂輪；步驟I)中，所述修整輪的初始空間位置數據包括修整輪中心點的y坐標值。即步驟I)為記錄安裝在所述修整輪主軸上的修整輪中心點的I坐標值。
步驟2)中，當修形完成時，所述修整輪與砂輪嚙合，修整輪中心點的y坐標值即為蝸桿砂輪任意齒槽或齒形的中心線的坐標，所述砂輪的齒槽或齒形的空間位置數據即為蝸桿砂輪任意齒槽的中心線的坐標。即步驟2)為采用所述修整輪對安裝在所述砂輪主軸上的砂輪進行修形，當修形完成時，所述修整輪與蝸桿砂輪嚙合，即獲得嚙合時蝸桿砂輪任意齒槽的中心線的坐標。下面結合附圖來說明。一、參數說明參見圖1，圖中修整輪I、砂輪2即蝸桿砂輪、待加工工件3即斜齒輪均處于數控磨齒機的三維坐標系中。初始時，(A17D17H1)為修整輪中心點坐標，(A2, D2, H2)為蝸桿砂輪中心點坐標，(A3, D3, H3)為齒輪安裝基面中心點坐標即待加工工件3中心點，0l、02、O3分別為修整輪、蝸桿砂輪、齒輪的回轉軸線。另外，還已知Sl、S2分別為修整架、砂輪架的旋轉軸，S1過修整輪的軸向對稱平面且平行于X軸，S2在蝸桿砂輪的軸截面上且平行于X軸，其Y軸坐標為D 2’，如圖所示，其中ω2、ω3圖示所標方向為正向，反之則為反向，而(O1不分正反。斜齒輪已知加工工藝參數齒輪類型漸開線形，旋向右旋，齒輪法向模數m，齒輪齒數ζ，齒輪螺旋角β，齒寬為B,齒輪變位系數X,齒頂高系數h*，頂隙系數c*,分圓壓力角α ；蝸桿砂輪頭數k，總長為L，蝸桿砂輪外徑<，頂隙系數c2*，旋向右旋。參見圖3，修整輪外圓直徑dla，齒高補償系數C1* (其軸截面齒形如圖所示);由以上述已知工藝參數可計算出其它相關參數齒輪分度圓直徑d3f = mz/cos β ；展成磨削時齒輪節圓直徑d3j = mz/cos β +2mx ；法向齒距(也即基圓齒距)p = Jim;齒輪螺旋導程
權利要求
1.一種磨齒機控制方法，采用包括工件主軸、砂輪主軸和修整輪主軸的磨齒機，其特征在于，包括以下步驟 1)記錄安裝在所述修整輪主軸上的修整輪的初始空間位置數據； 2)采用所述修整輪對安裝在所述砂輪主軸上的砂輪進行修形，當修形完成時，所述修整輪與砂輪嚙合，即獲得所述砂輪的齒槽或齒形的空間位置數據； 3)通過檢測獲得安裝在所述工件主軸上的待加工工件的齒形或齒槽的空間位置數據，并根據步驟2)所獲得的砂輪齒槽或齒形的空間位置數據，調整所述砂輪和待加工工件的相對位置，實現待加工工件和砂輪的對刀。
2.根據權利要求I所述的一種磨齒機控制方法，其特征在于步驟I)中所述修整輪的空間位置數據為修整輪表面的曲面數據，步驟2)中，所述砂輪的齒槽或齒形的空間位置數據為砂輪的齒槽或齒形表面的曲面數據。
3.根據權利要求I所述的一種磨齒機控制方法，其特征在于所述磨齒機中的砂輪主軸平行于修整輪主軸，所述工件主軸垂直于砂輪主軸；以任意一點為原點，建立三維坐標系，使得所述砂輪主軸平行或重合于Y軸，所述工件主軸平行或重合于Z軸，所述工件主軸和砂輪主軸均垂直于X軸； 所述砂輪為蝸桿砂輪； 步驟I)中，所述修整輪的初始空間位置數據包括修整輪中心點的I坐標值； 步驟2)中，當修形完成時，所述修整輪與砂輪嚙合，整輪中心點的Y坐標值即為蝸桿砂輪任意齒槽或齒形的中心線的坐標，所述砂輪的齒槽或齒形的空間位置數據即為蝸桿砂輪任意齒槽的中心線的坐標。
4.根據I 3任一權利要求所述的一種磨齒機控制方法，其特征在于步驟3)結束后將待加工工件進行加工成成品工件，并對所述成品工件的精度進行檢測，當所述精度不符合標準時，重新轉到步驟I)。
5.根據I 3任一權利要求所述的一種磨齒機控制方法，其特征在于所述砂輪為成形砂輪或蝸桿砂輪。
6.一種米用I 5任一權利要求所述的控制方法的磨齒機。
全文摘要
本發明的目的是提供一種磨齒機控制方法，以實現自動對中和連續磨齒。為實現本發明目的而采用的技術方案是這樣的，一種磨齒機控制方法，采用包括工件主軸、砂輪主軸和修整輪主軸的磨齒機，包括以下步驟1)記錄安裝在所述修整輪主軸上的修整輪的初始空間位置數據；2)采用所述修整輪對安裝在所述砂輪主軸上的砂輪進行修形，當修形完成時，所述修整輪與砂輪嚙合，即獲得所述砂輪的齒槽或齒形的空間位置數據；3)通過檢測獲得安裝在所述工件主軸上的待加工工件的齒形或齒槽的空間位置數據，并根據步驟2)所獲得的砂輪齒槽或齒形的空間位置數據，調整所述砂輪和待加工工件的相對位置，實現待加工工件和砂輪的對刀。
文檔編號B24B53/06GK102922045SQ20121049683
公開日2013年2月13日 申請日期2012年11月29日 優先權日2012年11月29日
發明者陳就, 鄭芳芳 申請人:陳就