超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN106270811A(43)申请公布日2017.01.04(21)申请号201610786275.1(22)申请日2016.08.30(71)申请人上海交通大学地址200240上海市闵行区东川路800号(72)发明人马春翔郑立波(74)专利代理机构上海汉声知识产权代理有限公司31236代理人郭国中(51)Int.Cl.B23F11/00(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法(57)摘要本发明提供了一种超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法，包括步骤1：将振动换能器与加工蜗轮的进给主轴相连；步骤2：在振动换能器上加电压，使得振动换能器在相互垂直的两个方向上发生伸缩，并在输出端产生超声波椭圆振动；步骤3：飞刀杆与振动换能器相连，通过飞刀杆使产生的两维椭圆振动；步骤4：将飞刀固定在刀杆端部，通过调解两维超声波椭圆振动的相位差，在飞刀上能够得到不同方位的超声椭圆振动轨迹；步骤5：飞刀通过做椭圆超声波振动的同时随进给主轴进行切向移动和旋转运动，并结合工件旋转运动切出正确的蜗轮齿形。本发明能够显著提高加工精度，还能抑制飞刀加工蜗轮过程中颤振的产生，提高飞刀加工蜗轮系统的稳定性，保证表面质量。CN106270811ACN106270811A权利要求书1/1页1.一种超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将具有两维超声波椭圆振动换能器与加工蜗轮的进给主轴相连；步骤2：在两维超声波椭圆振动换能器上加电压，使得两维超声波椭圆振动换能器在相互垂直的两个方向上发生伸缩，并在输出端产生超声波椭圆振动；步骤3：飞刀杆与具有两维超声波椭圆振动换能器相连，通过飞刀杆使产生的两维椭圆振动；步骤4：将飞刀固定在刀杆端部，超声椭圆振动在飞刀处达到最大，通过调解两维超声波椭圆振动的相位差，在飞刀上能够得到不同方位的超声椭圆振动轨迹；步骤5：飞刀通过做两维超声波椭圆超声波振动的同时随进给主轴进行切向移动和旋转运动，并结合工件旋转运动切出正确的蜗轮齿形。2.根据权利要求1所述的超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法，其特征在于，所述步骤2中在两维超声波椭圆振动换能器上同时加上两项正弦波电压120伏。3.根据权利要求1所述的超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法，其特征在于，所述步骤3中能够实现长轴为15μm、短轴为8μm、夹角为45°、谐振频率为21.5kHz的超声椭圆振动。4.根据权利要求1所述的超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法，其特征在于，当垂直方向上的椭圆振动最大速度大于飞刀垂直方向的旋转切向速度时，飞刀前刀面与切屑和工件之间发生分离；在每一个高频切削加工周期刚开始后，超声波椭圆振动飞刀在垂直方向上的振动速度小于切屑流出速度，飞刀前刀面与切屑之间的摩擦力方向与切屑流出方向相反，阻碍切屑流出；当超声波椭圆振动飞刀在垂直方向上的振动速度逐渐增大使得当垂直方向的振动速度大于切屑流出速度时，飞刀前刀面与切屑之间的摩擦力方向发生反转，且摩擦力的方向与切屑流出方向相同。5.根据权利要求1所述的超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法，其特征在于，所述步骤5中飞刀随进给主轴进行切向移动并结合工件旋转运动是指：当飞刀随进给主轴进行切向移动时，被切蜗轮还需作相应的附加转动；其中，所述附加转动能够利用滚齿机上的分齿挂轮、差动挂轮及差动机构来实现。2CN106270811A说明书1/4页超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法技术领域[0001]本发明涉及机械加工技术领域，具体地，涉及一种超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法。背景技术[0002]由于蜗轮滚刀是专用刀具，它不同于齿轮滚刀，蜗轮滚刀的直径、螺纹线数、螺旋角都要求和工作蜗杆相符合。当蜗轮制造数量很少时，由于蜗轮滚刀的制造及储备都是非常昂贵，因此，用蜗轮滚刀加工蜗轮是不经济的，且制造周期长。[0003]经对现有技术文献的检索发现，郭泉恩在《机械工人：冷加工》1985年第5期上撰文“Y32滚齿机上飞刀加工蜗轮”，该方法是在滚齿机上采用飞刀加工蜗轮，即使用一个刀刃去代替蜗轮滚刀，在滚齿机上来进行蜗轮的加工，可以节省制造费用和缩短制造周期。由于这种方法飞刀杆进给轴悬臂长，在切削力作用下，飞刀杆进给轴会产生大的变形，影响蜗轮齿形精度，而且飞刀切削蜗轮过程中，由于飞刀杆进给轴刚度差以及飞刀的断续切削，加工系统稳定性低下，从而影响蜗轮齿形的加工精度和表面质量。发明内容[0004]针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法。[0005]根据本发明提供的超声波椭圆振动飞刀加工蜗轮的方法，包括如下步骤：[0006]步骤1：将具有两维超声波椭圆振动换能器与加工蜗轮的进给主轴相连；[0007]步