CN114473075A - 精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法及机床 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法及机床，通过磨削刀具对待加工环面蜗杆齿面进行磨削修形；所述磨削修形的过程中，通过待加工环面蜗杆轴运动装置驱动待加工环面蜗杆以待加工环面蜗杆的轴为转动轴转动，通过角度调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的刀面之间的角度，通过相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的相对位置，通过磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具对待加工环面蜗杆进行磨削。本发明提高加工精度、加工效率、扩大加工范围，用于加工更大尺寸范围的待加工环面蜗杆，同时也可以在加工时对待加工环面蜗杆齿面进行复杂修形。
Description
技术领域
本发明涉及修形磨削领域，特别是精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法及机床。
背景技术
环面蜗杆传动具备多齿接触、重合度大、承载能力高、使用寿命长等优点，为当前动力蜗杆传动的主要发展方向，在航空航天、船舶航海、矿山冶金、煤矿化工等领域应用广泛，但目前环面蜗杆齿面加工效率较低，加工精度不够，加工范围不够大的现状阻碍了其进一步推广和大面积应用。
在环面蜗杆加工方法方面，专利号为CN86107189A公开的一种封闭曲面包络环面蜗杆的加工方法，提出用封闭曲面砂轮以磨削形式包络出环面蜗杆；
专利号为CN1248504A公开的一种平面包络环面蜗杆的近似磨削方法，提出一种用大直径的对称双锥面砂轮代替平面砂轮磨削平面包络环面蜗杆的磨削方法，解决齿面的双面磨削问题，提高蜗杆磨削效率和加工精度；
专利号为CN101774029A公开的环面蜗杆螺旋面的车削方法提出对齿顶环面有修正的环面蜗杆，以不修正时的齿顶环面加工，不具备对环面蜗杆齿面修形的功能。
专利号为CN102275016A公开的一种包络环面蜗杆齿面的双面精确磨削方法及设备，提出通过压模块与砂带按包络展成原理对包络环面蜗杆齿面进行双面精确磨削，提高包络环面蜗杆加工精度和磨削效率。
上述专利中提出的环面蜗杆齿面加工方法在一定程度上提高了环面蜗杆齿面的加工精度，但是加工效率仍有提升空间，可以加工的环面蜗杆的尺寸有限，且不具备在加工过程中对环面蜗杆齿面进行修形的功能。
在环面蜗杆加工机床方面，通常采用的加工方法或机床大致有如下几种：
(1)中国专利“加工平面二次包络环面蜗杆专用机床”,申请号为:93223232.9。该机床为在普通车床或滚齿机基础上自行改装而成,具有利于推广及成本低的优点,但存在刚性差、加工效率低、精度低、对操作者依赖性强、加工范围窄、不具备修形功能等缺点。
(2)中国专利“多功能数控环面蜗杆机床”,申请号:01213122.9。它采用整体底座,T型分体床身,前端为安装主轴箱的前床身,中部为安装工作台的中床身,后端为安装尾部的后床身,蜗轮副安装在工作台底部,减小了机床整体尺寸,提高了加工工艺性,保证了机床具有足够的强度和刚度,但同样存在加工环面蜗杆精度低的问题，并且不能加工大尺寸范围的环面蜗杆，且不具备对加工的环面蜗杆进行修形的功能。
(3)中国专利“数控五轴联动平面包络环面蜗杆切齿机床”,公开号:CN1493427A。该机床具有X、Y、Z、A、B五轴联动的功能,控制刀盘上的切刀刃口移动在空间模拟倾斜平面,使之包络出环面蜗杆齿面,其优点为高速切削状态下大量切屑迅速剥落,效率大大高于环面蜗杆齿面磨削加工,但同样存在加工环面蜗杆精度低的问题，并且不能加工大尺寸范围的环面蜗杆，且不具备对加工的环面蜗杆进行修形的功能。
(4)中国专利“能虚拟中心距的环面蜗杆数控机床”,申请号:200610095040.4。该机床能够实行小中心距机床加工大中心距环面蜗杆,且选择不同的数控轴联动可以实现环面蜗杆、鼓形蜗杆、圆柱蜗杆及锥蜗杆等所有螺旋面的车削、铣削或磨削加工,但同样存在加工环面蜗杆精度低的问题，并且不具备对加工的环面蜗杆进行修形的功能。
(5)中国专利“数控五轴三联动平面包络环面蜗杆旋风切削机床”,公开号CN101362229A。该机床具有X、Y、Z、A、B五轴运动,并在X、Y、Z三轴方向上实现联动功能,利用旋风铣实现环面蜗杆齿面的精确成型,实现了小型环面蜗杆的加工,提高了生产效率,降低了机床和蜗杆的成本,但同样存在加工环面蜗杆精度低的问题，并且不能加工大尺寸环面蜗杆，且不具备对加工的环面蜗杆进行修形的功能。
(6)中国专利“加工一次包络、二次包络、锥面包络环面蜗杆的专用机床”，申请号：200910024612.3。该机床包括专用设备和工家居的两部分，具有修缘功能，结构简单，能分别加工加工一次包络、二次包络、锥面包络环面蜗杆，使用寿命长，适用场合广，但同样存在加工精度低的问题，且不能加工大尺寸范围的环面蜗杆，并且不具备对加工的环面蜗杆进行修形的功能。
(7)中国专利“一种具有在线检测与修正加工功能的环面蜗杆加工机床”,申请号:201410393515.2。该机床床身上设有主轴单元和加工单元,还包括检测单元和控制单元,从而实现环面蜗杆齿面的加工过程中的在线检测及修正加工,从根本上解决目前环面蜗杆齿面加工精度低问题,但同样存在加工效率低的不足，并且不能加工大尺寸范围的环面蜗杆，且不具备对加工的环面蜗杆进行修形的功能。
(8)中国专利“基于车削中心的环面蜗杆车磨复合机床”，申请号201610389670.6。实现了一次装夹就完成环面蜗杆车削和磨削两道工序，避免了重复定位，提高了加工精度，但是仍然存在加工范围不够大的问题，且不具备对加工的环面蜗杆进行修形的功能。
(9)中国专利“基于固定回转中心的平面包络环面蜗杆齿面双面磨削机床”，申请号201810811354.2。从根本上解决目前平面包络环面蜗杆齿面加工效率低和加工精度低的问题，但是仍然存在加工范围不够大的问题，且不具备对加工的环面蜗杆进行修形的功能。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法及机床，提高加工精度、加工效率、扩大加工范围，用于加工更大尺寸范围的待加工环面蜗杆，同时也可以在加工时对待加工环面蜗杆进行修形。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法，通过磨削刀具对待加工环面蜗杆进行磨削修形；所述磨削修形的过程中，通过待加工环面蜗杆轴运动装置驱动待加工环面蜗杆以待加工环面蜗杆的轴为转动轴转动，通过角度调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的刀面之间的角度，通过相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的相对位置，通过磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具对待加工环面蜗杆进行磨削。
进一步，所述角度调整装置驱动待加工环面蜗杆相对于磨削刀具旋转。
进一步，所述相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具之间的横向距离与纵向距离。
进一步，所述相对位置调整装置为磨削刀具移动装置，所述磨削刀具移动装置驱动磨削刀具沿磨削刀具的径向和轴向移动，从而调整待加工环面蜗杆与磨削刀具之间的横向距离与纵向距离。
进一步，磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具绕磨削刀具的轴向转动从而对待加工环面蜗杆进行磨削。
精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床，包括床身，所述床身上设有主轴单元、加工单元、角度调整装置以及相对位置调整装置；所述主轴单元包括待加工环面蜗杆轴运动装置，所述待加工环面蜗杆轴运动装置驱动待加工环面蜗杆以待加工环面蜗杆的轴为转动轴转动；所述加工单元包括磨削刀具以及磨削刀具磨削驱动装置，所述磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具对待加工环面蜗杆进行磨削；所述角度调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的刀面之间的角度；所述相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的相对位置。
进一步，所述待加工环面蜗杆轴运动装置包括主轴电机、驱动顶针以及尾座，所述主轴电机与驱动顶针连接，所述驱动顶针与尾座之间顶持待加工环面蜗杆，所述驱动顶针在主轴电机作用下驱动待加工环面蜗杆转动。
进一步，所述待加工环面蜗杆与待加工环面蜗杆轴运动装置设于工件加工台上，所述角度调整装置与工件加工台连接，所述角度调整装置驱动工件加工台旋转从而带动待加工环面蜗杆相对于磨削刀具旋转。
进一步，所述相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具之间的横向距离与纵向距离；所述相对位置调整装置为磨削刀具移动装置，所述磨削刀具移动装置包括径向移动装置和轴向移动装置，所述径向移动装置驱动磨削刀具沿磨削刀具的径向移动，所述轴向移动装置驱动磨削刀具沿磨削刀具的轴向移动，从而调整待加工环面蜗杆与磨削刀具之间的横向距离与纵向距离。
进一步，所述磨削刀具设于工作台横托板上，所述工作台横托板连接轴向移动装置，所述轴向移动装置驱动工作台横托板移动从而使磨削刀具沿磨削刀具的轴向移动；所述轴向移动装置设于工作台纵托板上，所述工作台纵托板连接径向移动装置，所述径向移动装置驱动工作台纵托板移动从而使磨削刀具沿磨削刀具的径向移动。
本发明的有益效果是：
通过精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法及机床，可以提高加工精度、加工效率、扩大加工范围，用于加工更大尺寸范围的待加工环面蜗杆，同时也可以在加工时对待加工环面蜗杆进行修形。
附图说明
图1为精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床的正视图；
图2为精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床的俯视图；
图3为精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床的左视图；
图4为精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床的运动轴；
图5为本发明的加工原理图。
图中：
1-主轴电机 2-法兰盘 3-主轴联轴器
4-驱动顶针 5-刀具安装架 6-磨削电机
7-对中丝杆 8-轴向电机 9-待加工环面蜗杆
10-尾座顶针 11-尾座 12-顶针把手
13-修正砂轮 14-工件加工台 15-角接触球轴承
16-对中电机 17-传动齿轮 18-第二径向推力球轴承
19-第二径向深沟球轴承 20-床身 21-工作台横托板
22-对中推力球轴承 23-对中深沟球轴承 24-工作台纵托板
25-径向丝杆 26-第一径向推力球轴承 27-第一径向深沟球轴承
28-径向联轴器 29-径向电机 30-磨削刀具
31-第二轴向深沟球轴承 32-第二轴向推力球轴承 33-轴向丝杆
34-第一轴向推力球轴承 35-第一轴向深沟球轴承 36-轴向联轴器
37-工件加工台托板 38-精密分度蜗杆 39-精密分度蜗轮
40-角度调整电机
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。
需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本发明的基本构想，遂图式中仅显示与本发明中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。
实施例一：
如图1至图5所示，精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法，通过磨削刀具30对待加工环面蜗杆9进行磨削修形；所述磨削修形的过程中，通过待加工环面蜗杆轴运动装置驱动待加工环面蜗杆9以待加工环面蜗杆9的轴为转动轴转动，通过角度调整装置调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30的刀面之间的角度，通过相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30的相对位置，通过磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具30对待加工环面蜗杆9进行磨削。
所述磨削修形根据磨削加工程序进行。
待加工环面蜗杆轴运动装置驱动待加工环面蜗杆9以待加工环面蜗杆9的轴为转动轴转动，
待加工环面蜗杆9的轴称为B轴。
绕B轴的旋转使得被加工的待加工环面蜗杆9进行高速旋转，便于加工。
角度调整装置调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30的刀面之间的角度；
所述角度调整装置驱动待加工环面蜗杆9相对于磨削刀具30旋转。
待加工环面蜗杆9相对于磨削刀具30旋转的旋转轴称为A轴。
绕A轴的旋转实现待加工环面蜗杆9相对于磨削刀具30的旋转。
通过待加工环面蜗杆轴运动装置与角度调整装置形成待加工环面蜗杆9的两个运动方向，分别是绕着B轴的回转以及绕A轴的旋转。
相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30的相对位置，
所述相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30之间的横向距离与纵向距离。
所述相对位置调整装置为磨削刀具30移动装置，所述磨削刀具30移动装置驱动磨削刀具30沿磨削刀具30的径向和轴向移动，从而调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30之间的横向距离与纵向距离。
磨削刀具30的径向移动的运动轴为X轴，磨削刀具30沿X轴运动从而相对于待加工环面蜗杆9横向移动。
磨削刀具30的轴向移动的运动轴为Z轴，磨削刀具30沿Z轴运动从而相对于待加工环面蜗杆9纵向移动。
磨削刀具30沿X轴、Z轴的运动以及待加工环面蜗杆9绕A轴的旋转在加工待加工环面蜗杆9时代替传统的磨削刀具30相对于虚拟回转中心的旋转。
磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具30对待加工环面蜗杆9进行磨削。
磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具30绕磨削刀具30的轴向(称为Zc轴)转动从而对待加工环面蜗杆9进行磨削。
磨削刀具30绕着Zc轴进行高速回转运动，对待加工环面蜗杆9进行磨削。
通过磨削刀具30沿Z轴的轴向移动、磨削刀具30沿X轴的径向移动、磨削刀具30绕Zc轴的自身旋转、待加工环面蜗杆9绕B轴的回转以及待加工环面蜗杆9绕A轴的旋转实现五轴联动，根据磨削加工程序控制待加工环面蜗杆9和磨削刀具30之间的传动比来对待加工环面蜗杆9进行修形以及磨削。
所述磨削加工程序通过以下步骤获得：
S1：对待加工环面蜗杆9进行测量获取待加工环面蜗杆9的基本参数，并根据所述基本参数建立待加工环面蜗杆9的原齿面方程；
S2：根据所述原齿面方程得到待加工环面蜗杆9的修形后的齿面方程；
根据待加工环面蜗杆9的原齿面方程的法向齿厚变化量与周向旋转量之间的关系得到待加工环面蜗杆9的修形后的齿面方程
S3：根据所述修形后的齿面方程生成磨削加工程序。
依据待加工环面蜗杆9的基本参数以及磨削刀具30的基本参数，确定待加工环面蜗杆9在磨削加工时旋转中心轴A轴以及磨削起始点和磨削终止点。根据相关几何关系和运动关系，有磨削加工的NC代码为：
G03 X#01 Z#02 A#03 B#04 Zc#05 (1)
式(1)中，#01为磨削刀具30从磨削起始点到磨削终止点沿X轴方向的位置矢量，即为图5中所示的Dx；
#02为磨削刀具30从磨削起始点到磨削终止点沿Z轴方向的位置矢量，即为图5中所示的Dz；
#03为磨削过程中待加工环面蜗杆9绕A轴转过的角度，即为图5中所示的θ；
#04为磨削过程中待加工环面蜗杆9绕旋转中心B轴转过的角位移；
#05为磨削过程中磨削刀具30旋转中心Zc轴转过的角位移；
由式(1)所示NC代码，通过磨削刀具30沿Z轴的轴向移动、磨削刀具30沿X轴的径向移动、磨削刀具30绕Zc轴的自身旋转、待加工环面蜗杆9绕B轴的回转以及待加工环面蜗杆9绕A轴的旋转实现五轴联动；其中通过控制磨削刀具30径向移动的X轴、磨削刀具30轴向移动的Z轴、待加工环面蜗杆9旋转的A轴三轴之间的配合来控制磨削刀具30相对于待加工环面蜗杆9的姿态，以及控制待加工环面蜗杆9绕B轴的回转速度，从而控制刀具和待加工环面蜗杆9之间的传动比，实现对待加工环面蜗杆9的修形；最终完成滚子包络环面蜗杆齿面的复杂修形磨削加工。
通过旋转待加工环面蜗杆9以及磨削刀具30沿轴向和径向的移动控制磨削刀具30和待加工环面蜗杆9之间的传动比完成对待加工环面蜗杆9齿面的复杂修形磨削。
进行所述磨削修形前，通过对中装置对待加工环面蜗杆9或磨削刀具30移动使待加工环面蜗杆9对中。
待加工环面蜗杆9对中时待加工环面蜗杆9或磨削刀具30移动的运动轴为Y轴，待加工环面蜗杆9或磨削刀具30沿Y轴移动。
待加工环面蜗杆9经加工后得到滚子包络环面蜗杆。
精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床，包括床身20，所述床身20上设有主轴单元、加工单元、角度调整装置以及相对位置调整装置；所述主轴单元包括待加工环面蜗杆轴运动装置，所述待加工环面蜗杆轴运动装置驱动待加工环面蜗杆9以待加工环面蜗杆9的轴为转动轴转动；所述加工单元包括磨削刀具30以及磨削刀具磨削驱动装置，所述磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具30对待加工环面蜗杆9进行磨削；所述角度调整装置调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30的刀面之间的角度；所述相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30的相对位置。
所述待加工环面蜗杆轴运动装置包括主轴电机1、驱动顶针4以及尾座11，所述主轴电机1与驱动顶针4连接，所述驱动顶针4与尾座11之间顶持待加工环面蜗杆9，所述驱动顶针4在主轴电机1作用下驱动待加工环面蜗杆9转动。
主轴电机1为高电压绕组主轴电机1。
所述主轴电机1通过法兰盘2和主轴联轴器3与驱动顶针4连接。
所述主轴电机1通过一对高精度角接触轴承定位并固定于床身20的工件加工台14上的床头箱上。
所述一对高精度角接触轴承为推力球轴承和深沟球轴承。
所述尾座11设有尾座顶针10，待加工环面蜗杆9被驱动顶针4与尾座顶针10所顶持，由驱动顶针4驱动待加工环面蜗杆9绕B轴转动。
所述尾座11上还设有顶针把手12，所述顶针把手12用于操作尾座顶针10。
所述待加工环面蜗杆轴运动装置固设于床身20上的工件加工台14上。
工件加工台14上设有修正砂轮13，修正砂轮13的作用是对磨削刀具进行修整，保证加工精度。
所述磨削刀具磨削驱动装置包括磨削电机6，所述磨削电机6通过联轴器与磨削刀具30相连接，所述磨削刀具30在磨削电机6的驱动下绕磨削刀具30的轴向(Zc轴)旋转。
磨削电机6为绕组电机。
磨削刀具30绕Zc轴高速旋转形成切削主运动。
磨削刀具30为磨头刀具。
所述待加工环面蜗杆9与待加工环面蜗杆轴运动装置设于工件加工台14上，所述角度调整装置与工件加工台14连接，所述角度调整装置驱动工件加工台14旋转从而带动待加工环面蜗杆9相对于磨削刀具30旋转。
所述角度调整装置包括角度调整电机40、精密分度蜗杆38以及精密分度蜗轮39，所述精密分度蜗杆38与角度调整电机40连接，所述精密分度蜗杆38与精密分度蜗轮39配合，所述精密分度蜗轮39与工件加工台14连接，所述角度调整电机40驱动精密分度蜗杆38进而带动精密分度蜗轮39转动从而带动工件加工台14上的待加工环面蜗杆9相对于磨削刀具30旋转。实现待加工环面蜗杆9绕A轴的转动。
角度调整电机40为伺服电机。
精密分度蜗杆38的两端通过圆锥滚子轴承定位于床身20的底座上。
精密分度蜗轮39两端通过深沟球轴承和推力球轴承定位于底座之上。
伺服电机设于底座之上。
所述相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30之间的横向距离与纵向距离。
所述相对位置调整装置为磨削刀具30移动装置，所述磨削刀具30移动装置包括径向移动装置和轴向移动装置，所述径向移动装置驱动磨削刀具30沿磨削刀具30的径向移动，所述轴向移动装置驱动磨削刀具30沿磨削刀具30的轴向移动，从而调整待加工环面蜗杆9与磨削刀具30之间的横向距离与纵向距离。
所述磨削刀具30设于工作台横托板21上，所述工作台横托板21连接轴向移动装置，所述轴向移动装置驱动工作台横托板21移动从而使磨削刀具30沿磨削刀具30的轴向移动；所述轴向移动装置设于工作台纵托板24上，所述工作台纵托板24连接径向移动装置，所述径向移动装置驱动工作台纵托板24移动从而使磨削刀具30沿磨削刀具30的径向移动。
所述轴向移动装置包括轴向电机8以及轴向丝杆33，所述轴向电机8与轴向丝杆33连接，所述轴向丝杆33与工作台横托板21连接，所述轴向电机8驱动轴向丝杆33旋转进而带动工作台横托板21移动从而使磨削刀具30沿磨削刀具30的轴向移动。
轴向丝杆33通过轴向联轴器36与工作台纵托板24上的轴向电机8相连。
轴向丝杆33一端安装第一轴向深沟球轴承35和第一轴向推力球轴承34，另一端安装第二轴向深沟球轴承31和第二轴向推力球轴承32，从而定位工作台纵托板24，轴向丝杆33中部安装螺母进而带动工作台横托板21通过导轨移动。
所述磨削刀具30通过刀具安装架5安装在工作台横托板21上。
轴向电机8为伺服电机。
所述径向移动装置包括径向电机29以及径向丝杆25，所述径向电机29与径向丝杆25连接，所述径向丝杆25与工作台纵托板24连接，所述径向电机29驱动径向丝杆25旋转进而带动工作台纵托板24移动从而使磨削刀具30沿磨削刀具30的径向移动。
径向移动装置设于床身20上。
径向丝杆25通过径向联轴器28与径向电机29相连，径向电机29设于床身20的床头箱前端。
径向丝杆25一端安装第一径向深沟球轴承27和第一径向推力球轴承26，另一端安装第二径向深沟球轴承19和第二径向推力球轴承18，从而定位于床身20，径向丝杆25中部安装螺母进而带动工作台纵托板24通过床身20导轨移动。
径向电机29为伺服电机。
所述床身20上还设有对中装置，所述对中装置在进行磨削修形前通过对待加工环面蜗杆9或磨削刀具30移动使待加工环面蜗杆9对中。
所述对中装置包括对中电机16与对中丝杆7，所述对中电机16与对中丝杆7连接，所述对中丝杆7与工件加工台14连接，所述对中电机16驱动对中丝杆7旋转进而带动工件加工台14移动从而使工件加工台14上的待加工环面蜗杆9移动。
对中丝杆7与对中电机16通过两传动齿轮17连接并将对中电机16的动力传递给对中丝杆7，对中丝杆7与传动齿轮17通过一对角接触球轴承15定位并固定于工件加工台托板37，另外一端安装对中深沟球轴承23和对中推力球轴承22定位于工件加工台托板37上，对中丝杆7中部安装螺母进而带动工件加工台14通过床身20导轨沿Y轴移动，实现待加工环面蜗杆9的对中。
对中电机16为伺服电机。
通过A、B、Y、X、Z及Zc的六轴运动，在加工前通过Y轴运动进行对中，其余A、B、X、Z及Zc进行五轴联动完成待加工环面蜗杆9的复杂修形磨削。
磨削刀具30为平头砂轮。
所述待加工环面蜗杆9齿面的加工及修形由如下步骤实现：首先通过对中电机16使工件加工台14沿Y向移动，保证待加工环面蜗杆9位置对中，随后通过主轴电机1、径向电机29、轴向电机8、磨削电机6、角度调整电机40进行五轴联动，进而实现待加工环面蜗杆9沿B轴的回转、工作台横托板21沿Z轴移动、工作台纵托板24沿X轴移动、工件加工台14绕A轴旋转、磨削刀具30绕Zc轴进行旋转。
通过精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法及机床，可以提高加工精度、加工效率、扩大加工范围，用于加工更大尺寸范围的待加工环面蜗杆9，同时也可以在加工时对待加工环面蜗杆9进行修形。
待加工环面蜗杆轴运动装置驱动待加工环面蜗杆9以待加工环面蜗杆9的轴为转动轴转动，扩大了加工范围；角度调整装置以及相对位置调整装置对待加工环面蜗杆9与磨削刀具30之间的角度和相对位置的调整，实现了待加工环面蜗杆9与磨削刀具30的相对姿态的调整，辅以磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具30进行磨削，实现了在加工时对待加工环面蜗杆9的修形，提高了加工精度和加工效率。
将环面蜗杆齿面的修形加入到环面蜗杆齿面的加工中，通过事先设定好的磨削加工程序在加工齿面时即对其进行修形，提高了环面蜗杆加工以及修形的效率。同时通过将传统的三轴联动加工变为五轴联动加工之后进一步提高了加工效率以及控制的精度，同时增大了可以加工的环面蜗杆的尺寸范围。该方法具有原理的普遍性和广泛的应用价值。
以上所述实施例仅表达了本发明的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。
Claims (10)
1.精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法，其特征在于：通过磨削刀具对待加工环面蜗杆进行磨削修形；所述磨削修形的过程中，通过待加工环面蜗杆轴运动装置驱动待加工环面蜗杆以待加工环面蜗杆的轴为转动轴转动，通过角度调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的刀面之间的角度，通过相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的相对位置，通过磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具对待加工环面蜗杆进行磨削。
2.根据权利要求1所述的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法，其特征在于：所述角度调整装置驱动待加工环面蜗杆相对于磨削刀具旋转。
3.根据权利要求1或2所述的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法，其特征在于：所述相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具之间的横向距离与纵向距离。
4.根据权利要求3所述的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法，其特征在于：所述相对位置调整装置为磨削刀具移动装置，所述磨削刀具移动装置驱动磨削刀具沿磨削刀具的径向和轴向移动，从而调整待加工环面蜗杆与磨削刀具之间的横向距离与纵向距离。
5.根据权利要求1或2所述的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法，其特征在于：磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具绕磨削刀具的轴向转动从而对待加工环面蜗杆进行磨削。
6.精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床，其特征在于：包括床身，所述床身上设有主轴单元、加工单元、角度调整装置以及相对位置调整装置；所述主轴单元包括待加工环面蜗杆轴运动装置，所述待加工环面蜗杆轴运动装置驱动待加工环面蜗杆以待加工环面蜗杆的轴为转动轴转动；所述加工单元包括磨削刀具以及磨削刀具磨削驱动装置，所述磨削刀具磨削驱动装置驱动磨削刀具对待加工环面蜗杆进行磨削；所述角度调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的刀面之间的角度；所述相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具的相对位置。
7.根据权利要求6所述的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床，其特征在于：所述待加工环面蜗杆轴运动装置包括主轴电机、驱动顶针以及尾座，所述主轴电机与驱动顶针连接，所述驱动顶针与尾座之间顶持待加工环面蜗杆，所述驱动顶针在主轴电机作用下驱动待加工环面蜗杆转动。
8.根据权利要求6或7所述的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床，其特征在于：所述待加工环面蜗杆与待加工环面蜗杆轴运动装置设于工件加工台上，所述角度调整装置与工件加工台连接，所述角度调整装置驱动工件加工台旋转从而带动待加工环面蜗杆相对于磨削刀具旋转。
9.根据权利要求6或7所述的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床，其特征在于：所述相对位置调整装置调整待加工环面蜗杆与磨削刀具之间的横向距离与纵向距离；所述相对位置调整装置为磨削刀具移动装置，所述磨削刀具移动装置包括径向移动装置和轴向移动装置，所述径向移动装置驱动磨削刀具沿磨削刀具的径向移动，所述轴向移动装置驱动磨削刀具沿磨削刀具的轴向移动，从而调整待加工环面蜗杆与磨削刀具之间的横向距离与纵向距离。
10.根据权利要求9所述的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床，其特征在于：所述磨削刀具设于工作台横托板上，所述工作台横托板连接轴向移动装置，所述轴向移动装置驱动工作台横托板移动从而使磨削刀具沿磨削刀具的轴向移动；所述轴向移动装置设于工作台纵托板上，所述工作台纵托板连接径向移动装置，所述径向移动装置驱动工作台纵托板移动从而使磨削刀具沿磨削刀具的径向移动。
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