汽车同步器齿套防脱挡倒锥多轴运动控制加工法

摘要

汽车同步器齿套防脱挡倒锥多轴运动控制加工法，根据工件表面形成原理和连续旋转分度的思想，将表面成形运动和连续分度过程融合到一起，加工倒锥形面。本发明采用多轴数字控制技术，通过多轴联动，驱动步器齿套和刀杆分别以同ω1、ω2的速度同步旋转，形成切削点的摆线轨迹，逼近渐开线，完成截面渐开线齿形的加工，并连续分度，加工出圆周上所有齿的截面线，同时驱动刀杆和齿套分别作ω1、ω2以及直线进给f和附加转角θ运动，使切削点实际走出空间复合轨迹，完成汽车同步器齿套防脱挡倒锥形面的加工，本发明不仅保持了旋转分度高效率的优点，而且降低了刀具置备成本和设计制造周期，为新产品试制提供了有效的工艺方法。

权利要求

1.汽车同步器齿套防脱挡倒锥多轴运动控制加工法，其特征是由两个伺服主轴分别驱动同步器齿套(1)和刀杆(2)以ω1、ω2的速度同步旋转，同步器齿套(1)以ω1的速度旋转、刀杆(2)以ω2的速度旋转，使切削点按摆线轨迹运动，并作旋转分度，刀杆(2)以ω2速度旋转的同时，由一套伺服进给系统驱动刀杆(2)做轴向进给运动，每进给一步，同步器齿套(1)附加一个转角θ，切出倒锥形面。

说明书

汽车同步器齿套防脱挡倒锥多轴运动控制加工法

技术领域

[0001] 本发明涉及到汽车同步器齿套加工技术。

背景技术

[0002] 目前国内普遍采用成型挤压的方法加工汽车同步器齿套的防脱挡倒锥，利用齿形与齿套倒锥渐开线齿形共轭的挤轮挤出倒锥。由于挤轮制造周期长、费用高，因此用这种工艺方法加工倒锥成本较高，更重要的是要为每种齿套配一个挤轮，既占用库存又占用资金。国外个别企业采用成型刀片，用旋转分度的方法加工倒锥，克服了使用挤轮带来的弊端，但仍无法克服为每种齿套配备成型刀片的缺点。中国已经成为生产汽车品牌最多的国家，世界绝大部分知名品牌的汽车都在中国落户。在这种形势下，汽车配套产品生产技术就成为重要难题。同步器是汽车的主要配套件之一，就其齿套加工而言，国内现有加工工艺水平远远满足不了市场需求。引进上述国外旋转分度加工设备，仅加工一种齿套零件的单台设备就需要数百万元人民币，每增加一种零件还要再增加数万元的软件费，更重要的是现有国外技术存在着弊端。已经购进的两台设备只有一台能够加工出合格零件，而且刀具等配件价格高得惊人。另外，采用成型法加工不利于新产品试制。如果能够采用普通刀具完成倒锥加工，则是同步器齿套加工行业梦寐以求的技术。本发明利用多轴控制技术，用普通刀具完成倒锥加工。这种方法不仅保持了旋转分度高效率的优点，而且可以降低刀具置备成本，缩短新产品试制周期。

发明内容

[0003] 本发明的目的是提供一种汽车同步器齿套防脱挡倒锥多轴运动控制加工技术方法，使刀具切削点相对工件做空间复合运动，实现用普通刀具加工汽车同步器齿套上各个防脱挡倒锥形面的加工工艺。

[0004] 以下结合附图1～4对本发明进行说明。如图1所示，汽车同步器齿套的内齿形为渐开线花键，在靠近端面的花键上设计有防脱挡倒锥3。倒锥的截面线形为渐开线，轴向带有锥度，倒锥3形面为非典型曲面。汽车同步器齿套防脱挡倒锥多轴运动控制加工法的说明如图2所示，从图中可反映同步器齿套1、刀杆2做同步旋转运动，同时刀杆2同时做轴向进给运动，同步器齿套做附加转动。本发明通过多轴联动控制，驱动同步器齿套1和刀杆2同时做ω1、ω2、θ和f的旋转及直线进给，使切削点做空间复合运动，并连续旋转分度，完成汽车同步器齿套防脱挡倒锥形面的加工。切削点的复合运动可以分解到两个投影上。在轴向投影上(如图3)，两个伺服主轴分别驱动同步器齿套1和刀杆2以ω1、ω2的速度同步旋转，同步器齿套1以ω1的速度旋转，刀杆2以ω2的速度旋转，使切削点按摆线轨迹运动，并作旋转分度。由于汽车同步器齿套防脱挡倒锥横截面形状是渐开线，通过控制ω1和ω2的速比，可以改变摆线轨迹的形状，使其某一段逼近渐开线，完成截面上一个齿的加工。ω1和ω2的速比还决定每个摆线周期的跨齿数，根据汽车同步器齿套的齿数和模数，选择适当的速比，可以实现连续分度。这样，刀轴每旋转一周，切削一个齿，刀轴旋转下一周，切削另一齿，在旋转的过程中同时完成切削和分度。当刀轴转过的圈数等于齿数时，所有齿上的倒锥形面加工完毕。在径向投影上(如图4)，刀杆2以ω2速度旋转的同时，一套伺服进给系统驱动刀杆2做轴向进给运动(图4中的f)，每进给一步，同步器齿套1附加一个转角θ，切出倒锥的锥度。

附图说明

[0005] 附图1为汽车同步器齿套防脱挡倒锥面立体图效果。

[0006] 附图2为同步器齿套1、刀杆2运动方向及刀杆2同时做轴向进给运动示意图。

[0007] 附图3为轴向投影上的切削轨迹及连续分度示意图。

[0008] 附图4为径向投影上的切削轨迹示意图。

具体实施方式

[0009] 以下通过实施例对本发明做进一步的说明。选择某轿车的二、三、四、五档同步器齿套倒锥加工为具体实施例，零件参数如表1所示。实际加工在自行研制的五轴四联动机床上完成。以齿套零件的一个端面和外圆定位、装夹在三爪卡盘上，零件轴线与刀杆轴线平行。工件轴和刀轴分别采用3.9kw和1.3kw的伺服主轴电机驱动，轴向进给由1kw伺服电机驱动的移动工作台提供，径向趋进由0.8kw伺服电机驱动的移动工作台提供。加工时，四套伺服单元同时工作。根据零件倒锥形面的渐开线线形和倒锥角度，确定主轴中心距为17.1mm，刀尖回转半径为17.8mm，零件(即同步器齿套)转速ω1＝725.82rpm，刀杆转速ω2＝1497rpm。摆线跨齿数为16个，轴向进给量0.05mm，附加转角0.0053°。其中零件旋转、刀杆旋转、轴向进给，以及附加转角均以多轴联动的方式实现，完成倒锥形面的加工。采用本发明方法加工的防脱挡倒锥形面，齿形精度达到0.01mm，尤其是采用普通刀具加工，大幅度地降低了制备成本和周期，同时为同步器新产品开发提供了有效的工艺方法。

[0010] 本发明的有益效果在于：驱动齿套和刀杆分别作ω1、ω2以及直线进给f和附加转角θ运动，使刀具切削点相对工件做空间复合运动，实现用普通刀具加工防脱挡倒锥的工艺，不仅保持了旋转分度高效率优点，而且降低了刀具置备成本，缩短了新产品试制周期。

[0011] 表1实施例零件参数

[0012]模数 齿数 变位系数 压力角 分度圆直径 倒锥角度
2 33 0.8 20° 66mm 3°30′