專利名稱：汽車同步器齒套滑塊槽復軌跡加工法的制作方法
技術領域：
本發明涉及到汽車同步器齒套加工技術。
背景技術：
目前國內普遍采用成型銑刀分度銑削的方法加工汽車同步器齒套的滑塊槽。利用與滑塊槽齒向截面形狀相同的銑刀先銑出一個槽，再依次分度120°銑出另兩個槽。這種間歇分度銑削加工的方法決定了其生產效率低，加工精度和表面質量差，而且成型銑刀的置備成本高。國外有些廠商采用工件和刀具按一定的轉速比、控制刀具相對工件按照擺線軌跡運動的方法對汽車同步器的齒套滑塊槽進行加工，此舉提高了生產效率，但仍沒有克服成型銑刀的置備難和成本高的缺點。中國已經成為生產汽車品牌最多的國家，全世界幾乎所有知名品牌的汽車都在中國落戶。就同步器齒套加工而言，國內現有加工工藝水平顯然滿足不了市場需求，而引進國外技術，僅對單一產品的一臺設備就需要數百萬元人民幣，不可能大面積引進，況且現有國外技術也有不盡人意之處。即仍然解決不了加工一種形狀的齒套就需要提供一組專用成型銑刀的問題。制作成型銑刀不僅價格昂貴，而且加工繁瑣。因此如果能采用普通不重磨刀具完成滑塊槽的加工，對此類技術難度較大的機加工將非常有意義。在此技術背景下，本發明采用多軸控制技術，使刀具切削點相對工件按擺線軌跡和滑塊槽齒向截面輪廓線的復合軌跡法運動，實現用普通不重磨刀具完成滑塊槽的加工，不僅保持了擺線軌跡切削的高效率優點，而且極大地降低了刀具置備成本。實踐證明此項技術已達國際領先水平。
發明內容
本發明的目的是提供一種多軸復合運動的方法，使刀具切削點相對工件按擺線軌跡和滑塊槽齒向截面輪廓線的復合軌跡法運動，克服同步器齒套加工需要專用成型銑刀的缺點。
以下結合附圖1～6對本發明做進一步的說明。如圖1，汽車同步器齒套滑塊槽復軌跡加工法根據擺線軌跡形成原理，在同步器齒套端面上做擺線的基圓，在刀具端面上做擺線的發生圓，工件以速度n1繞O旋轉，刀具以速度n2繞O’旋轉，n1與n2呈比例關系，刀尖切削點P隨同刀軸旋轉，定義P點到發生圓回轉中心O’的距離為e。合理調整R、r、n1、n2，及e，使刀尖與工件產生相對運動，運動軌跡與圖2所示的擺線軌跡相仿，從而形成滑塊槽徑向切削軌跡。P點的運動軌跡為 其中，R和r分別為基圓和發生圓半徑；α為發生圓瞬時位置角；θ為發生圓自轉角。刀尖切削點相對于工件按擺線軌跡運動，每種同步器齒套的齒向截面輪廓不盡相同，因此在齒向方向上采用兩個伺服電機控制刀具沿截面輪廓切削，實現截面輪廓軌跡插補。圖3給出的是由四段直線和三段圓弧構成的截面輪廓，對于其它形狀的截面輪廓，方法不變。注意到擺線的特殊性質，一方面它可以用兩個旋轉運動實現連續軌跡，所需運動個數較少，另一方面通過改變參數還可以獲得不同的軌跡。如果能使刀尖點相對于內齒套走出擺線軌跡，同時控制刀具沿著滑塊槽齒向方向的廓線做進給運動，即可形成完整的加工過程。
附圖1為參數定義圖。
附圖2為徑向切削軌跡。
附圖3為齒向切削軌跡。
附圖4為內擺線參數。
附圖5為擺線軌跡加工滑塊槽。
附圖6為齒向截面輪廓切削。
本發明的有益效果在于采用多軸聯動的方式，使刀具切削點相對工件按擺線軌跡和滑塊槽齒向截面輪廓線的復合軌跡法運動，實現用普通不重磨刀具完成滑塊槽的加工，不僅保持了擺線軌跡切削的高效率優點，而且極大地降低了刀具置備成本。
具體實施例方式
以下通過實施例對本發明做詳盡的說明。擺線有內、外擺線之分，本發明涉及的是內擺線。如圖4所示，擺線基圓半徑為R，發生圓半徑為r。發生圓由水平位置I開始沿基圓做純滾動，N點為純滾動點。當發生圓滾動到位置II(位置I與位置II的夾角為α)時，發生圓的自轉角為θ。若將發生圓視為盤狀剛體上的一個圓，軌跡生成點P位于x軸上，且固聯在剛體上，通過調整擺線的基圓半徑R、發生圓半徑r及剛體上P點到發生圓中心的距離e，即可以獲得不同的軌跡。擺線的這個性質恰好可以用于各種特殊形狀表面的加工。
當R＝3r，前面(1)式變為
此時擺線呈現三個頂端狀，如圖2所示，與同步器齒套圓周上均布的三個滑塊槽相吻合。
欲加工圖5所示的圓周均勻分布的三個滑塊槽，先加工水平位置的槽，再依次加工另外兩個槽。要求刀尖點所形成的擺線軌跡通過滑塊槽底面圓弧與x軸的交點M。設滑塊槽底面圓弧半徑為Rarc，M點到齒套設計中心O的距離為D，則M點到發生圓圓心的距離即為圖1中P點到發生圓圓心的距離e。當R＝3r，r＝(D-e)/2，(1)式的擺線方程變為
式中，D是被加工零件圖給定的尺寸，因此只要合理地選擇e值，就可以調整擺線的軌跡，進而逼近圓弧。對于給定參數的齒套內花鍵，合理地確定e值，總可使擺線逼近滑塊槽底面圓弧的誤差為最小，最終達到圖紙要求。
刀具與工件按擺線軌跡相對運動，只完成了經向切削。在齒向方向上，滑塊槽還有不同的截面輪廓，這些輪廓多以直線和圓弧組合的形式出現，可以通過控制刀具在與齒套做擺線運動的同時沿著滑塊槽齒向方向的輪廓運動。如圖6所示，設刀具沿Z軸方向的進給量為δZ，可求得輪廓線上若干節點，過每個節點可以作一個橫截面，在每個橫截面上作一條與節點相對應的擺線，這一系列擺線掃頂端掠過的空間即為欲加工表面。利用四軸聯動運動控制技術，控制刀具相對于工件按照圖3所示的軌跡進給，逐段走出所有擺線，即可完成滑塊槽表面加工。
選擇某轎車的一、二檔換檔同步器齒套為加工的具體實施例，零件的具體參數如表1所列，所選工藝系統參數如表2所列。與現行成型銑刀銑削的工藝方法比較，采用本發明方法加工的滑塊槽，單件加工時間縮短了10秒，加工精度也有明顯提高，尤其是采用普通不重磨刀具加工，大幅度地降低了成本。
表1實施例零件參數
表2實施例工藝系統參數
權利要求
1.汽車同步器齒套滑塊槽復軌跡加工法，其特征是在同步器齒套端面上做擺線的基圓，在刀具端面上做擺線的發生圓，工件以速度n1繞O旋轉，刀具以速度n2繞O’旋轉，n1與n2呈比例關系，刀尖切削點P隨同刀軸旋轉，定義P點到發生圓回轉中心O’的距離為e，P點的運動軌跡為 其中，R和r分別為基圓和發生圓半徑，α為發生圓瞬時位置角，θ為發生圓自轉角，刀尖切削點相對于工件按擺線軌跡運動，在齒向方向上采用兩個伺服電機控制刀具切削實現截面輪廓軌跡插補。
全文摘要
汽車同步器齒套滑塊槽復軌跡加工法，根據擺線軌跡形成原理，在同步器齒套軸線方向投影面上選擇適當的基圓與工件固聯，選擇適當的發生圓與刀軸固聯，切削時工件以速度n
文檔編號B23C3/00GK1579687SQ20041001924
公開日2005年2月16日 申請日期2004年5月19日 優先權日2004年5月19日
發明者李佳, 薛桂鳳, 于會力 申請人:天津大學, 天津天海同步器有限公司