[发明专利]一种蜗杆以铣代车的加工方法及其实施装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种蜗杆的全自动加工方法，尤其涉及一种蜗杆的程控铣削加工方法及其实施装置。

背景技术

蜗杆是与蜗轮或斜齿轮啮合并用于传递运动或力的一种传动机构，常用于传递两交错轴之间的运动和力。可以得到很大的传动比，比交错轴斜齿轮机构紧凑。两轮啮合齿面间为线接触，其承载能力大大高于交错轴斜齿轮机构；蜗杆传动相当于螺旋传动，为多齿啮合传动，故传动平稳、噪音很小，具有自锁性；当蜗杆的导程角小于啮合轮齿间的当量摩擦角时，机构具有自锁性，可实现反向自锁，即只能由蜗杆带动蜗轮，而不能由蜗轮带动蜗杆。

根据蜗杆齿廓形状的不同，蜗杆共可以分为以下两大类七小类：

(1)普通圆柱蜗杆：普通圆柱蜗杆又可以根据端面齿廓的不同分为五种：a：阿基米德圆柱蜗杆(ZA型)，这种蜗杆，在垂直于蜗杆轴线的平面(即端面)上，齿廓为阿基米德螺旋线，在包含轴线的平面上的齿廓(即轴向齿廓)为直线，其齿形角为20度；

b：法向直廓圆柱蜗杆(ZN型)，这种蜗杆端面齿廓为延伸渐开线，法向齿廓为直线；

c：渐开线蜗杆(ZI型)，这种蜗杆的端面齿廓为渐开线；

d：锥面包络圆柱蜗杆(ZK型)，是一种非线性螺旋曲面蜗杆，法向和轴向截面均为曲线；

e：圆弧圆柱蜗杆(ZC型)。

(2)环面包络蜗杆，主要有三种：平面一次包络环面蜗杆，平面二次包络环面蜗杆和直廓环面蜗杆。

不同的蜗杆，加工方式也存在不同，除ZK型蜗杆之外，其余蜗杆都可在车床上加工完成，但车刀的装夹位置及方式均各有不同。传统的蜗杆加工方式主要有以下三种类型。

1、车床车制：

不同的蜗杆主要靠车刀的形状及车刀的安装位置来保证蜗杆的各参数，对于多头蜗杆，需要车床工人手动分度，车刀形状主要依靠工人手动磨制而成，在车制蜗杆的过程中，对工人的视力、意志力、基本技术水平、身体条件等都提出了很高的要求，由于车制蜗杆只能有技术水平较高、身体条件较好的车工操作，且车制过程当中存在很大的主观性，很大程度上影响了工件的加工精度，这种加工方式限制了蜗杆加工的质量和效率。

2、旋风铣制：

旋风铣是和车床配套使用的高速螺纹铣削装置，分为内切式和外切式两种。在旋风铣制过程中，共存在5个运动：a-刀盘带动硬质合金成型刀高速旋转；b-车床主轴带动工件慢速旋转；c-旋风铣根据工件螺距或导程沿工件轴向运动；d-旋风铣在车床中拖板带动下进行径向运动；e-旋风铣在一定角度范围内还有螺旋升角调整的自由度。由于旋风铣是旋风铣头和普通车床组装改制而成，零件加工精度无法保证，常用于粗加工。

3、蜗杆磨制：

在专用蜗杆磨削机床上，由成型砂轮包络蜗杆面完成。这种加工方式只适用于精加工，且对机床的精度要求高，不容易推广。

从以上三点可以看出，以上加工方式存在着各自的缺点：在加工精度、加工效率、普及性等方面存在着无法突破的制约，对于需要大批量、高精度制作的蜗杆，无法满足加工要求。

发明内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的是提出一种蜗杆以铣代车的加工方法及其实施装置，解决传统蜗杆加工对加工技师高要求和依赖性的问题，提高蜗杆加工效率及成品精度。

本发明的第一个目的，一种蜗杆以铣代车的加工方法，其实现的特征在于：采用二加一维的数控机床装配固定待加工的蜗杆原坯，所述蜗杆原坯在中心轴所在的二维平面内分别沿中心轴延伸的轴向和与中心轴相垂直的轴向程控位移，且沿中心轴的一维轴向程控自转；在垂直于所述二维平面的第四维轴向上，采用铣刀相对蜗杆原坯表面的伸缩调节进行铣削加工，所述铣刀相对二维平面的投影坐标保持不变。

进一步地，所述蜗杆原坯的二维程控位移，一维程控自转及铣刀的一维伸缩调节通过数控机床的同一控制器实现驱动。

本发明的第二个目的，一种蜗杆以铣代车的实施装置，基于数控机床及其控制器而构建，其实现目的技术特征在于所述数控机床具有程控的四轴联动镗铣中心，包括：

二维轴向上的第一夹具、第二夹具，用于装配蜗杆原坯并带动使其二维轴向程控位移，所述二维轴向为蜗杆原坯中心轴延伸的轴向和与中心轴相垂直的轴向；

一维轴向上程控自转的第三夹具，用于与第二夹具相对夹固所述蜗杆原坯并带动使其轴向自转，所述一维轴向为蜗杆原坯的中心轴轴向；

第四维轴向上的铣刀，与二维轴向的第一夹具、第二夹具构成正交三维结构，所述铣刀沿第四维轴向相对蜗杆原坯表面伸缩式程控调节，