專利名稱：一種空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)的精加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于零件的再次精密加工技術(shù)，具體是一種空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)的精加工方法。
背景技術(shù)：
最近發(fā)明的一種空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)適用于傳動比大且任意交叉軸之間的傳動。前期發(fā)明的靠模裝置制造出的空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)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(dǎo)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(shù)對其進(jìn)行加工。選區(qū)激光熔化快速成型技術(shù)(SLM)是一種極具創(chuàng)新的快速成型技術(shù)、能一步加工出具有冶金結(jié)合，相對密度接近100%，具有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，高的尺寸精度的金屬零件。這種加工技術(shù)能夠得到較高的形狀精度，但是經(jīng)由這種制造技術(shù)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(shù)粗加工的基礎(chǔ)上進(jìn)行二次精加工是有必要的。機(jī)械拋光技術(shù)是一種常見的精加工技術(shù)，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(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)的機(jī)械拋光方法在加工過程中將使鉤桿產(chǎn)生過大變形，從而導(dǎo)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(chǎn)生工件的變形，但會有一層氧化薄膜的產(chǎn)生而阻礙加工的持續(xù)進(jìn)行，所以效率較低。

發(fā)明內(nèi)容
為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點和不足，本發(fā)明提供一種空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)的電解擦削精加工方法，解決現(xiàn)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(jī)構(gòu)的缺點。本發(fā)明技術(shù)方案如下一種空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)的精加工方法，包括對嚙合齒輪機(jī)構(gòu)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(zhǔn)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(shù)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(qū)域D，沿加工區(qū)域D的內(nèi)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(fù)極；主動輪通過夾具安裝在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置上，通過二維移動平臺實現(xiàn)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(yùn)動裝置和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置的配合運(yùn)動實現(xiàn)主動輪鉤桿的截面與主動輪加工工具的加工區(qū)域D的截面對齊；(3)鉤桿外壁與加工區(qū)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(qū)淹沒在盛有電解液的電解槽中，調(diào)整好直線運(yùn)動裝置與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置的運(yùn)動參數(shù)，啟動直流電源，主動輪加工工具的加工區(qū)域D做圓柱螺旋狀的運(yùn)動，對主動輪的鉤桿的表面進(jìn)行電解擦削； 從動輪鉤桿的精加工(IA)準(zhǔn)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(guān)系式如下設(shè)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(guān)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(zhuǎn)運(yùn)動裝置上，從動輪加工工具安裝在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置上，調(diào)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(yīng)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(fù)極，從動輪加工工具的鉤桿與從動輪的鉤桿運(yùn)動為共軛運(yùn)動，設(shè)從動輪加工工具的轉(zhuǎn)速為1，從動輪的轉(zhuǎn)速為I，則它們
之間應(yīng)該滿足關(guān)系式
i]_2 ①2(I)式中，i12為所加工的空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)傳動副的傳動比，即主動輪與從動輪的鉤桿數(shù)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(qū)域D的截面圓直徑為D,則D和d應(yīng)滿足關(guān)系式
D d]2h(2)式中，h為圓孔狀加工區(qū)域D內(nèi)壁所覆蓋的一層不紡布層的厚度。上述步驟(3)所述，調(diào)整好直線運(yùn)動裝置與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置的運(yùn)動參數(shù)，主動輪加工工具的加工區(qū)域D做圓柱螺旋狀的運(yùn)動，所以直線運(yùn)動V(mm/s)和圓周運(yùn)動的
關(guān)系應(yīng)滿足式
V ηω⑶式中，η為所加工的鉤桿的形狀參數(shù)。采用本發(fā)明精加工方法的空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)，在經(jīng)過SLM技術(shù)的粗加工得到較高形狀精度的基礎(chǔ)上，通過電解擦削技術(shù)提高其嚙合表面質(zhì)量。本發(fā)明方法，是一種結(jié)合電解加工和機(jī)械加工特點的精加工方法。在得到較好的表面質(zhì)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(xiàn)力和運(yùn)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(jù)所要加工的主動輪的鉤桿的形狀參數(shù)，控制加工速度和加工時間，實現(xiàn)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(jìn)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(yùn)動實現(xiàn)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(zhì)量。本發(fā)明所述的精加工方法比經(jīng)SLM技術(shù)加工的空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)有著更精細(xì)的表面。本發(fā)明精加工方法加工的空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)具有更高的傳動精度。


圖I本發(fā)明主動輪的鉤桿精加工示意圖。圖2a是本發(fā)明主動輪加工工具(俯視)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2b是本發(fā)明主動輪加工工具(左視)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2c是圖2b中“A”的局部放大結(jié)構(gòu)，即加工區(qū)域D的放大結(jié)構(gòu)示意圖。圖3本發(fā)明從動輪鉤桿的精加工示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合實例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說明，但本發(fā)明的實施方式不限于此。電解擦削是一種結(jié)合電解作用和機(jī)械擦削作用于一體的一種加工方式。在本發(fā)明中，所采用的電解擦削加工參數(shù)見下表I。表I電解擦削主要加工參數(shù)
權(quán)利要求
1.一種空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)的精加工方法，其特征在于，包括對嚙合齒輪機(jī)構(gòu)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(zhǔn)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(shù)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(qū)域D，沿加工區(qū)域D的內(nèi)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(fù)極；主動輪通過夾具安裝在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置上，通過二維移動平臺實現(xiàn)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(yùn)動裝置和旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置的配合運(yùn)動實現(xiàn)主動輪的鉤桿的截面與主動輪加工工具的加工區(qū)域D的截面對齊；(3)鉤桿外壁與加工區(qū)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(qū)淹沒在盛有電解液的電解槽中，調(diào)整好直線運(yùn)動裝置與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置的運(yùn)動參數(shù)，啟動直流電源，主動輪加工工具的加工區(qū)域D圓柱螺旋狀的運(yùn)動，對主動輪的鉤桿的表面進(jìn)行電解擦削；從動輪鉤桿的精加工(IA)準(zhǔn)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(guān)系式如下設(shè)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(guān)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(zhuǎn)運(yùn)動裝置上，從動輪加工工具安裝在旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置上，調(diào)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(yīng)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(fù)極，從動輪加工工具的鉤桿與從動輪的鉤桿運(yùn)動為共軛運(yùn)動，設(shè)從動輪加工工具的轉(zhuǎn)速為Q1，從動輪的轉(zhuǎn)速為ω2，則它們之間應(yīng)該滿足關(guān)系式式中，i12為所加工的空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)傳動副的傳動比，即主動輪與從動輪的鉤桿數(shù)目比；完成從動輪的鉤桿的電解擦削。
2.根據(jù)權(quán)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(qū)域D的截面圓直徑為D，則D和d應(yīng)滿足關(guān)系式D = d+2h式中，h為圓孔狀加工區(qū)域D內(nèi)壁所覆蓋的一層不紡布層的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的精加工方法，其特征在于，步驟(3)所述，調(diào)整好直線運(yùn)動裝置與旋轉(zhuǎn)運(yùn)動裝置的運(yùn)動參數(shù)，主動輪加工工具的加工區(qū)域D做圓柱螺旋狀的運(yùn)動，所以直線運(yùn)動v(mm/s)和圓周運(yùn)動ω (rad/s)的關(guān)系應(yīng)滿足式V = η ω式中，η為所加工的鉤桿的形狀參數(shù)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)的精加工方法，包括對嚙合齒輪機(jī)構(gòu)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(yùn)動實現(xiàn)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(jī)構(gòu)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(yùn)動，實現(xiàn)從動輪鉤桿的電解擦削精加工。本發(fā)明解決了現(xiàn)有制造技術(shù)無法加工出精密空間曲線嚙合齒輪機(jī)構(gòu)的問題，提供了一種精密制造技術(shù)，為其在精密傳動領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用打下了良好的基礎(chǔ)。
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(yōu)先權(quán)日2012年3月28日
發(fā)明者何恩義, 陳揚(yáng)枝 申請人:華南理工大學(xué)