一种螺旋内齿圈拉刀切削齿的磨削砂轮进刀控制方法技术

本发明专利技术一种螺旋内齿圈拉刀切削齿的磨削砂轮进刀控制方法，能够实现对刀的自动设置，切削齿位置的精确定位。其包括步骤1，建立螺旋内齿圈拉刀切削齿的定位模式；步骤2，在建立的定位模式基础上确定切削齿的位置相对于第一头第一齿的坐标位置；步骤3，对磨削砂轮的进刀进行控制；从对刀点开始，根据由步骤2确定当前切削齿的坐标位置，完成当前切削齿的加工；然后沿着齿槽螺旋轨迹向后移动一个齿的位置，至到当前齿槽中的所有切削齿完成加工；砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到相邻的齿槽，完成当前容屑槽的加工；砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到下一容屑槽对应的对刀点位置，重复步骤依次对每一个容屑槽进行加工。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于螺旋内齿圈拉刀制造领域，涉及螺旋内齿圈拉刀切削齿的位置分布模式、以及齿形磨削的砂轮精确进刀位置的确定和自动化控制，具体为一种螺旋内齿圈拉刀切削齿的磨削砂轮进刀控制方法。
技术介绍
螺旋内齿圈拉刀是实现螺旋内齿圈拉削加工的重要工具。拉刀的精度在很大程度上直接决定了内齿圈的加工质量。螺旋内齿圈拉刀穿过齿圈毛坯中的预制孔，相对于齿圈做螺旋运动直至完全切出齿圈。这个螺旋运动过程中，螺旋拉刀的切削齿逐渐地切削出内齿圈渐开线齿形及齿圈的齿顶倒角结构。螺旋内齿圈拉刀的粗切段刀齿对螺旋内齿圈的齿形进行粗切削，在每齿的渐开线廓形方向保留一定加工余量用于后续精切段的成型切削。在精切段拉削过程中，螺旋内齿圈左右侧的渐开线廓型依次得到独立成型加工。同时，如图1所示，螺旋内齿圈拉刀采用螺旋结构容屑槽，并与螺旋内齿圈齿槽的旋转方向相反。这样能够带来一系列的优点：首先，螺旋结构的容屑槽相对于传统的环型容屑槽能够有利于切屑的排出；同时，螺旋结构的容屑槽保证了切削齿能够更加连续的进入和退出齿圈的拉削，大大的减小了环型容屑槽结构中切削齿以圈为单位的进入和退出齿圈造成的大幅度拉削力波动；此外，螺旋容屑槽能够将环型切削齿的切削刃一次性直接参与切削转变为逐渐进入和退出切削，能够进一步的平滑拉削力；最后，与齿圈齿形旋向相反的螺旋容屑槽，将廓型精切齿的左右侧切削状态进行了很好的改善——钝角侧和锐角侧的前角都调整更加接近于正交切削——有利于更好的廓型切削质量获取。而螺旋容屑槽结构的引入，导致了所有切削齿在轴向的分布位置不在一致，而是遵循螺旋容屑槽前刀面为基准，以多头模式进行分布。而切削齿齿形的磨削需要精确的控制每一个切削齿的磨削范围，以保证齿侧得到完整磨削，而且不与前后有齿升量要求的齿发生干涉。同时，螺旋内齿圈拉刀的切削齿在每一头上并非全部相等，因此每一头的齿都需要得到准确的坐标进行磨削控制。然后，螺旋内齿圈拉刀的切削齿数量约在一万左右，必须通过有效的自动化进行加工，人工设置参数完全无法接受。因此，对于螺旋内齿圈拉刀切削齿磨削砂轮进刀位置的精确计算和自动化控制非常的必要。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种螺旋内齿圈拉刀切削齿的磨削砂轮进刀控制方法，能够实现对刀的自动设置，切削齿位置的精确定位。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种螺旋内齿圈拉刀切削齿的磨削砂轮进刀控制方法，包括如下步骤，步骤1，建立螺旋内齿圈拉刀切削齿的定位模式；将螺旋内齿圈拉刀按照刀体的节圆柱面绕轴线展开为一个平面，所有切削齿的位置都分布在该平面上；每一个切削齿通过一组序号(Ng，Ns，Np)进行唯一确定；其中，Ng为端面起始位置所在的容屑槽序号，Ns为端面起始位置在当前容屑槽区域内的序号，Np为切削齿沿着当前齿槽的序号；步骤2，在建立的定位模式基础上确定切削齿(Ng，Ns，Np)的位置相对于第一头第一齿O的坐标位置(x，a)如下，x=ugx·(Σt=1Ng-1NS(t)+Ns-1)+(Np-Ng-2)·upxa=Grot()·uga·(Σt=1Ng-1NS(t)+Ns-1)-Prot()·(Np-Ng-2)·upa;]]>其中，x为轴向位置分量，a为绕轴线旋转分量；NS()为每一头螺旋容屑槽包含的端面齿槽数；Grot()——为螺旋容屑槽的旋向函数，右旋为+1，左旋为–1；Prot()为切削齿的旋向函数，右旋为+1，左旋为–1；[ugx,uga]为沿着螺旋前刀面方向的OB在轴向的平移表达和绕轴线的旋转表达；[upx,upa]为沿着切削齿廓型方向的OA在轴向的平移表达和绕轴线的旋转表达；步骤3，对磨削砂轮的进刀进行控制；步骤3.1，将砂轮设置在当前容屑槽的对刀点(x0，a0)位置，对刀点中Ng＝0，Ns＝0，Np＝0；步骤3.2，从对刀点开始，加工当前容屑槽；对当前容屑槽中的齿槽加工时，根据由步骤2确定当前切削齿的坐标位置，按照当前切削齿的加工任务要求，执行需要的磨削动作，完成当前切削齿的加工；然后沿着齿槽螺旋轨迹向后移动一个齿的位置；重复以上齿槽加工步骤，至到当前齿槽中的所有切削齿完成加工，从而完成当前齿槽的加工；步骤3.3，砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到相邻的齿槽，重复步骤3.2，从而对当前容屑槽中端面的每一个齿槽依次加工，完成当前容屑槽的加工；步骤3.4，砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到下一容屑槽对应的对刀点位置，重复步骤3.1到3.3，依次对每一个容屑槽进行加工。优选的，步骤2中，[ugx,uga]和[upx,upa]由螺旋内齿圈或拉刀的基本结构参数，通过正弦定理计算如下，ugx=mn·π·sin(π/2-βp)·sin(βg)cos(βp)·sin(π/2+βp-βg)uga=mn·π·sin(π/2-βp)·cos(βg)cos(βp)·sin(π/2+βp-βg)·Rp;]]>upx=Lg·sin(π/2-βg)·cos(βp)Nstart·sin(π/2+βg-βp)upa=Lg·sin(π/2-βg)·sin(βp)Nstart·sin(π/2+βg-βp)·Rp;]]>其中：mn为螺旋内齿圈法向模数，βp为螺旋内齿圈螺旋角，βg为螺旋容屑槽螺旋角，Lg为螺旋容屑槽导程，Nstart为螺旋容屑槽头数，Rp为螺旋内齿圈节圆半径。优选的，对刀设置时，设置的对刀点(x0，a0)位置等于第一容屑槽第一齿的位置O加上，砂轮对刀点和第一容屑槽第一齿的位置O之间的位置偏差。优选的，步骤3，对磨削砂轮的进刀进行程序控制，其具体步骤如下，步骤a，将砂轮设置在Ng＝0，Ns＝0，Np＝0的齿槽位置，然后进入步骤b；步骤b：如果所有容屑槽都完成加工，即Ng大于等于Nstart，则完成加工，退出；否则，进入步骤c；步骤c：如果当前容屑槽中所有齿槽都完成加工，即Ns大于等于(NST(Ng+1)-NST(Ng))，则进入步骤d；否则，进入步骤e；步骤d：砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到下一容屑槽对应的Ns＝0位置，然后进入步骤f；步骤e：砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到相邻的齿槽，然后进入步骤f；步骤f：如果当前齿槽对应的切削齿都完成加工，即Np大于等于numteeth，则进入步骤e；否则，切削齿沿着齿槽螺旋轨迹向后移动一个齿的位置，并进入步骤g；步骤g：由式步骤2计算当前切削齿的精确坐标位置，然后进入步骤h；步骤h：按照当前本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋内齿圈拉刀切削齿的磨削砂轮进刀控制方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，建立螺旋内齿圈拉刀切削齿的定位模式；将螺旋内齿圈拉刀按照刀体的节圆柱面绕轴线展开为一个平面，所有切削齿的位置都分布在该平面上；每一个切削齿通过一组序号(Ng，Ns，Np)进行唯一确定；其中，Ng为端面起始位置所在的容屑槽序号，Ns为端面起始位置在当前容屑槽区域内的序号，Np为切削齿沿着当前齿槽的序号；步骤2，在建立的定位模式基础上确定切削齿(Ng，Ns，Np)的位置相对于第一头第一齿O的坐标位置(x，a)如下，x=ugx·(Σt=1Ng-1NS(t)+Ns-1)+(Np-Ng-2)·upxa=Grot()·uga·(Σt=1Ng-1NS(t)+Ns-1)-Prot()·(Np-Ng-2)·upa;]]>其中，x为轴向位置分量，a为绕轴线旋转分量；NS()为每一头螺旋容屑槽包含的端面齿槽数；Grot()——为螺旋容屑槽的旋向函数，右旋为+1，左旋为–1；Prot()为切削齿的旋向函数，右旋为+1，左旋为–1；[ugx,uga]为沿着螺旋前刀面方向的OB在轴向的平移表达和绕轴线的旋转表达；[upx,upa]为沿着切削齿廓型方向的OA在轴向的平移表达和绕轴线的旋转表达；步骤3，对磨削砂轮的进刀进行控制；步骤3.1，将砂轮设置在当前容屑槽的对刀点(x0，a0)位置，对刀点中Ng＝0，Ns＝0，Np＝0；步骤3.2，从对刀点开始，加工当前容屑槽；对当前容屑槽中的齿槽加工时，根据由步骤2确定当前切削齿的坐标位置，按照当前切削齿的加工任务要求，执行需要的磨削动作，完成当前切削齿的加工；然后沿着齿槽螺旋轨迹向后移动一个齿的位置；重复以上齿槽加工步骤，至到当前齿槽中的所有切削齿完成加工，从而完成当前齿槽的加工；步骤3.3，砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到相邻的齿槽，重复步骤3.2，从而对当前容屑槽中端面的每一个齿槽依次加工，完成当前容屑槽的加工；步骤3.4，砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到下一容屑槽对应的对刀点位置，重复步骤3.1到3.3，依次对每一个容屑槽进行加工。...

【技术特征摘要】
1.一种螺旋内齿圈拉刀切削齿的磨削砂轮进刀控制方法，其特征在于，包括如下步骤，步骤1，建立螺旋内齿圈拉刀切削齿的定位模式；将螺旋内齿圈拉刀按照刀体的节圆柱面绕轴线展开为一个平面，所有切削齿的位置都分布在该平面上；每一个切削齿通过一组序号(Ng，Ns，Np)进行唯一确定；其中，Ng为端面起始位置所在的容屑槽序号，Ns为端面起始位置在当前容屑槽区域内的序号，Np为切削齿沿着当前齿槽的序号；步骤2，在建立的定位模式基础上确定切削齿(Ng，Ns，Np)的位置相对于第一头第一齿O的坐标位置(x，a)如下，x=ugx·(Σt=1Ng-1NS(t)+Ns-1)+(Np-Ng-2)·upxa=Grot()·uga·(Σt=1Ng-1NS(t)+Ns-1)-Prot()·(Np-Ng-2)·upa;]]>其中，x为轴向位置分量，a为绕轴线旋转分量；NS()为每一头螺旋容屑槽包含的端面齿槽数；Grot()——为螺旋容屑槽的旋向函数，右旋为+1，左旋为–1；Prot()为切削齿的旋向函数，右旋为+1，左旋为–1；[ugx,uga]为沿着螺旋前刀面方向的OB在轴向的平移表达和绕轴线的旋转表达；[upx,upa]为沿着切削齿廓型方向的OA在轴向的平移表达和绕轴线的旋转表达；步骤3，对磨削砂轮的进刀进行控制；步骤3.1，将砂轮设置在当前容屑槽的对刀点(x0，a0)位置，对刀点中Ng＝0，Ns＝0，Np＝0；步骤3.2，从对刀点开始，加工当前容屑槽；对当前容屑槽中的齿槽加工时，根据由步骤2确定当前切削齿的坐标位置，按照当前切削齿的加工任务要求，执行需要的磨削动作，完成当前切削齿的加工；然后沿着齿槽螺旋轨迹向后移动一个齿的位置；重复以上齿槽加工步骤，至到当前齿槽中的所有切削齿完成加工，从而完成当前齿槽的加工；步骤3.3，砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到相邻的齿槽，重复步骤3.2，从而对当前容屑槽中端面的每一个齿槽依次加工，完成当前容屑槽的加工；步骤3.4，砂轮按照螺旋容屑槽的旋转方向，切换到下一容屑槽对应的对刀点位置，重复步骤3.1到3.3，依次对每一个容屑槽进行加工。2.根据权利要求1所述的一种螺旋内齿圈拉刀切削齿的磨削砂轮进刀控制方法，其特征在于，步骤2中，[ugx,uga]和[upx,upa]由螺旋内齿圈或拉刀的基本结构参数，通过正弦定理计算如下，ugx=mn·π·sin(π/2-βp)·sin(βg)cos(βp)·sin(π/2+βp-βg)uga=mn·...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪军，贾康，万少可，樊利军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61