滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削方法及磨削机床.pdf

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1、(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请号 202210784281.9 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 重庆大学 地址 400044 重庆市沙坪坝区正街174号 (72)发明人 陈永洪韦锦程杨正霖罗文军 陈兵奎 (74)专利代理机构 成都瑞创华盛知识产权代理 事 务 所 (特 殊 普 通 合 伙) 51270 专利代理师 邓瑞辜强 (51)Int.Cl. B23F 19/02(2006.01) B23F 23/06(2006.01) B23Q 5/10(2006.01) (54)发明名称 一种滚子包络环面蜗杆齿面。

2、修形磨削方法 及磨削机床 (57)摘要 本发明公开了一种滚子包络环面蜗杆齿面 修形磨削方法及磨削机床， 其加工单元可以绕实 际回转中心O2转动， 和O2点处X、 Z轴的移动控制 合成绕虚拟回转中心O1的转动。 本发明的加工方 法应用于本发明机床的运动中可以提高环面蜗 杆复杂修形的加工精度、 加工效率以及加工环面 蜗杆的尺寸范围。 对应的机床包括， 床身， 轴单 元， 设于床身的内部处， 其中： 轴单元包括第一联 轴器、 高电压绕安装设置于法兰盘的外壁一侧中 心处。 在加工前通过X、 Y两轴运动进行对准， 其余 A、 X、 Z、 O2及ZC进行五轴联动完成环面蜗杆的复 杂修形磨削。 权利要求书3。

3、页 说明书7页 附图6页 CN 115609089 A 2023.01.17 CN 115609089 A 1.一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削方法， 其特征在于， 包括以下步骤： S1、 环面蜗杆的加工原理为被加工蜗杆轴具有三个运动， 分别是绕着A轴的旋转运动， 同时还有沿X轴的移动以及沿Y方向对准时的移动； 加工单元具有三个运动， 绕实际旋转中 心O2轴的旋转运动， 在实际回转中心处加工单元沿Z轴的移动和刀具绕自身ZC轴的旋转运 动， 其中， 绕A轴的旋转运动使得被加工蜗杆轴高速旋转， 便于加工； S2、 加工单元绕实际回转中心O2旋转运动， 和O2点处X、 Z轴的移动控制合成绕虚拟回转 。

4、中心O1的转动运动实现刀具相对于被加工环面蜗杆的旋转， 同时刀具自身绕着ZC轴进行高 速回转运动， 对工件进行磨削， 在加工过程中控制刀具和环面蜗杆之间的传动比来对环面 蜗杆齿面进行修形； S3、 通过刀具沿被加工蜗杆轴径向移动的Z轴， 被加工蜗杆轴沿轴向移动的X轴， 刀具自 身旋转的ZC轴， 被加工蜗杆轴绕自身旋转的A轴， 刀具绕实际回转中心旋转的O2轴， 进行五 轴联动完成滚子包络环面蜗杆的复杂修形以及磨削。 2.一种用于权利要求1磨削方法的磨削机床， 其特征在于， 包括： 床身(30)， 轴单元， 设于床身(30)的内部处， 其中： 所述轴单元包括第一联轴器(2)、 高电压绕组主 轴电机。

5、(6)、 法兰盘(10)、 驱动顶针(11)、 环面蜗杆(13)、 尾座顶针(22)， 所述高电压绕组主 轴电机(6)安装设置于法兰盘(10)的外壁一侧中心处， 所述驱动顶针(11)与尾座顶针(22) 相互靠近的一端卡接于环面蜗杆(13)的两端处， 以及， 加工单元， 设于床身(30)的外壁靠近顶部处， 其中： 所述加工单元包括第一伺服电机 (1)、 第一丝杆(5)、 工作台纵托板(18)、 绕组电机(19)、 磨头刀具(21)、 工作台横托板(26)、 第三伺服电机(31)与第五丝杆(48)， 所述第三伺服电机(31)的输出端固定设置于第五丝杆 (48)的一端处， 所述第五丝杆(48)的一端。

6、螺纹连接与工作台纵托板(18)的内壁处， 所述工 作台纵托板(18)通过床身(30)导轨沿Z向移动， 所述第一伺服电机(1)的输出端通过第一联 轴器(2)卡接设置于第一丝杆(5)的一端处， 所述第一丝杆(5)的一端螺纹连接于工作台横 托板(26)的内壁处， 所述工作台横托板(26)通过导轨沿X向移动， 所述绕组电机(19)的输出 端固定设置于磨头刀具(21)的一端外壁处， 所述磨头刀具(21)绕Zc轴进行旋转， 以及， 工件运动单元， 设于床身(30)的外壁处， 其中： 所述工件运动单元包括精密分度蜗杆 (15)、 第二伺服电机(17)、 精密分度蜗轮(20)、 工件加工台(29)、 刀具转盘。

7、(42)、 第四伺服电 机(53)与第六丝杆(54)， 所述第四伺服电机(53)的输出端固定设置于与第六丝杆(54)的一 端处， 所述第六丝杆(54)的一端螺纹连接于工件加工台(29)的内壁处， 所述工件加工台 (29)沿Y轴移动， 第二伺服电机(17)的一端固定设置于精密分度蜗杆(15)的一端处， 所述精 密分度蜗轮(20)的一端固定设置于刀具转盘(42)的外壁处。 3.根据权利要求2所述的一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 其特征在于： 所述 磨头刀具(21)为平头砂轮， 所述轴单元还包括Y轴组件， 所述Y轴组件设于工件加工台(29) 的外壁底部处， 所述Y轴组件包括第三丝杆(36)、。

8、 第九深沟球轴承(52)、 第九推力球轴承 (51)、 第四深沟球轴承(34)与第四推力球轴承(35)。 4.根据权利要求3所述的一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 其特征在于： 所述 第三丝杆(36)与第四伺服电机(53)通过联轴器传动连接， 所述第三丝杆(36)的一端通过两 个第九深沟球轴承(52)与两个第九推力球轴承(51)转动嵌设于床身(30)的外壁处， 所述第 权利要求书 1/3 页 2 CN 115609089 A 2 三丝杆(36)的另一端安装第四深沟球轴承(34)和第四推力球轴承(35)转动嵌设于床身 (30)的外壁处， 所述第三丝杆(36)的一端外壁了螺纹连接于工件加工台。

9、(29)的内壁处， 所 述工件加工台(29)通过床身(30)导轨沿Y轴移动。 5.根据权利要求4所述的一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 其特征在于： 所述 轴单元还包括X、 Z轴组件， X、 Z轴组件设于工件加工台(29)的外壁底部处， 所述X、 Z轴组件包 括第一深沟球轴承(3)、 第一推力球轴承(4)安装第三深沟球轴承(27)、 第三推力球轴承 (28)、 工作台横托板(26)、 第二丝杆(12)、 第三伺服电机(31)、 第五联轴器(45)、 第四丝杆 (40)， 第七深沟球轴承(46)、 第七推力球轴承(47)、 第八深沟球轴承(50)、 第八推力球轴承 (49)与工作台纵托板(。

10、18)。 6.根据权利要求5所述的一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 其特征在于： 所述 第一丝杆(5)的一端通过两个第一深沟球轴承(3)与第一推力球轴承(4)定位并固定于工件 加工台(29)上， 所述第一丝杆(5)的另一端两个第三深沟球轴承(27)和第三推力球轴承 (28)定位于工件加工台(29)上， 所述第一丝杆(5)的一端外壁中部通过螺母螺纹连接与工 作台横托板(26)， 所述工作台横托板(26)通过床身(30)导轨沿X轴移动， 所述丝杆()与第 三伺服电机(31)通过第五联轴器(45)连接并将第三伺服电机(31)的动力传递给第五丝杆 (48)， 所述第五丝杆(48)的一端通过两个第。

11、七深沟球轴承(46)与第七推力球轴承(47)定位 并固定于床身(30)上， 所述第五丝杆(48)的另一端通过第八深沟球轴承(50)和第八推力球 轴承(49)定位并固定设于床身(30)上， 所述工作台纵托板(18)通过床身(30)导轨沿Z轴移 动。 7.根据权利要求6所述的一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 其特征在于： 所述 工件运动单元还包括角度调整组件， 所述角度调整组件包括第二伺服电机(17)、 第三联轴 器(16)、 精密分度蜗杆(15)、 精密分度蜗轮(20)， 所述精密分度蜗杆(15)的两端通过第二角 接触圆柱滚子轴承(14)转动嵌设于工作台纵托板(18)内的内壁处， 通所述第。

12、二伺服电机 (17)的输出端固定设置于精密分度蜗杆(15)的一端处， 所述精密分度蜗杆(15)的一端卡接 于刀具转盘(42)的一端内部处。 8.根据权利要求7所述的一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 其特征在于： 所述 加工单元还包括绕组电机(19)、 第四丝杆(40)、 第四联轴器(44)、 刀具转盘(42)、 工作台纵 托板(18)， 所述第四丝杆(40)通过第四联轴器(44)与绕组电机(19)传动相连， 所述第四丝 杆(40)的一端通过第五深沟球轴承(38)和第五推力球轴承(39)转到嵌设于刀具转盘(42) 上的箱体， 所述第四丝杆(40)的另一端通过第六推力球轴承(41)与第六深沟。

13、球轴承(43)转 到嵌设于刀具转盘(42)上的箱体。 9.根据权利要求8所述的一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 其特征在于： 所述 轴单元还包括A轴组件， A轴组件包括高电压绕组主轴电机(6)、 第一角接触圆柱滚子轴承 (8)、 法兰盘安装架(9)、 法兰盘(10)、 第二联轴器(7)、 驱动顶针(11)、 环面蜗杆(13)、 尾座顶 针(22)与尾座(25)， 所述高电压绕组主轴电机(6)通过法兰盘安装架(9)和法兰盘(10)与驱 动顶针(11)连接， 所述高电压绕组主轴电机(6)的输出端通过第一角接触圆柱滚子轴承 (8)、 第二推力球轴承(23)和第二深沟球轴承(24)定位并固定于工。

14、作台横托板(26)上的床 头箱上， 所述尾座顶针(22)转动嵌设于尾座(25)的内部处， 所述环面蜗杆(13)的两端分别 卡接于被驱动顶针(11)与尾座顶针(22)相互靠近端。 权利要求书 2/3 页 3 CN 115609089 A 3 10.根据权利要求9所述的一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 其特征在于： 所 述床身(30)的外壁顶部处固定设置有吊环(32)， 所述床身(30)的外壁两侧均固定设置有工 件加工台滑轨(33)， 所述工件加工台(29)滑动套设于工件加工台滑轨(33)的外壁处， 所述 绕组电机(19)的输出端固定设置有刀具安装架(37)。 权利要求书 3/3 页 4 C。

15、N 115609089 A 4 一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削方法及磨削机床 技术领域 0001 本发明属于蜗杆加工技术领域， 具体为一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削方法 及磨削机床。 背景技术 0002 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、 加工范围不够广的现状阻碍了其进 一步推广和应用。 0003 在环面蜗杆加工方法方面， 专利号为CN101774029A公开的一种适合于多种环面蜗 杆螺旋面在带C轴的。

16、数控车床上的车削方法， 车削后再进行磨削方可得到精度更高的环面 蜗杆， 不具备对环面蜗杆齿面修形的功能。 0004 专利号为CN86107189A公开的一种以封闭曲面的球台面为最佳砂轮曲面磨削成型 的包络环面蜗杆的加工方法， 其特点在于环面蜗杆是用封闭曲面砂轮以磨削形式包络而 成。 0005 专利号为CN102275016A公开的涉及一种用砂带或抛光带作工具对包络环面蜗杆 齿面进行磨削或抛光的方法及其设备， 以包络展成磨削原理实现包络环面蜗杆齿面的双面 磨削加工， 提高包络环面蜗杆加工精度和磨削效率。 0006 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， 提出了一种。

17、 用大直径的对称双锥面砂轮近似代替平面砂轮磨削平面包络环面蜗杆的磨削方法， 以解决 平面包络环面蜗杆的双面磨削问题， 从而提高蜗杆磨削效率和加工精度的平面包络环面蜗 杆的近似磨削方法。 0007 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的加工 精度和加工效率， 但是环面蜗杆的加工效率仍有提升空间， 能够加工的蜗杆尺寸范围有限， 并且不具备在加工过程中对环面蜗杆齿面进行复杂修形的功能。 0008 在环面蜗杆的加工机床方面， 通常采用的加工方法及机床大致有如下几种： 0009 (1)公开号为CN1907615A的中国专利 “能虚拟中心距的环面蜗杆数控机床” ， 该机 床实现以。

18、小中心距的机床加工大中心距凹、 凸环面蜗杆， 造价降低， 结构紧凑， 占用空间小， 该机床配以不同的附件， 可分别用于车削、 铣削、 磨削加工， 功能强， 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复杂修形的功能。 0010 (2)公告号为CN2165948Y的中国专利 “加工平面二次包络环面蜗杆专用机床” ， 该 机床为在普通车床或滚齿机基础上自行改装而成， 结构紧凑简单， 造价低廉， 能够改变我国 平面二次包络环面蜗杆传动副制造工艺复杂、 生产能力太小、 价格昂贵的局面， 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。

19、等缺点。 0011 (3)公告号为CN2467247Y的中国专利 “多功能数控环面蜗杆机床” ， 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 说明书 1/7 页 5 CN 115609089 A 5 座的后床身， 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， 又保证 了机床具有足够的强度与刚度， 但同样存在加工环面蜗杆精度低， 不能加工大尺寸范围的 环面蜗杆的问题， 且不具备对加工的环面蜗杆进行修形的功能。 0012 (4)公开号为CN1493427A的中国专利 “数控五轴联动平面包络环面蜗杆切齿机 床” ， 。

20、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。 0013 (5)公开号为CN101362229A的中国专利 “数控五轴三联动平面包络环面蜗杆旋风 切削机床” ， 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，。

21、 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。 0014 (6)公开号为CN101543914A的中国专利 “加工一次包络、 二次包络、 锥面包络环面 蜗杆的专用机床” ， 该机床包括专用设备和工夹具两部分， 机床结构简单， 能分别加工一次 包络、 二次包络、 锥面包络的环面蜗杆， 使用寿命长， 加工精度高， 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。 0015 (7)公开号为CN104174938A的。

22、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” ， 该机床在床身上设有主轴单元和加工单元， 主轴单元包括用于顶持代加 工环面蜗杆的驱动顶针和尾座顶针， 加工单元用于加工环面蜗杆齿面， 而且还包括检测单 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， 能从根本上 解决目前环面蜗杆齿面加工精度低的问题， 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。 0016 (8)授权公告号为CN206084026U的中国专利 “基于车削中心的环面蜗杆车磨复合 机床” ， 实现了一次装夹就完成环面蜗杆车削和磨。

23、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。 0017 (9)公开号为CN108581077A的中国专利 “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” ， 该发明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 0018 本发明采用的技术方案如下： 一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床磨削方 法， 包括以下步骤： 0019 S1、 环面蜗杆的加工原理为被加工蜗杆轴具有三个运动， 分别是绕着。

24、A轴的旋转运 动， 同时还有沿X轴的移动以及沿Y方向对准时的移动； 加工单元具有三个运动， 绕实际旋转 中心O2轴的旋转运动， 在实际回转中心处加工单元沿Z轴的移动和刀具绕自身ZC轴的旋转 说明书 2/7 页 6 CN 115609089 A 6 运动， 其中， 绕A轴的旋转运动使得被加工蜗杆轴高速旋转， 便于加工； 0020 S2、 加工单元绕实际回转中心O2旋转运动， 和O2点处X、 Z轴的移动控制合成绕虚拟 回转中心O1的转动运动实现刀具相对于被加工环面蜗杆的旋转， 同时刀具自身绕着ZC轴进 行高速回转运动， 对工件进行磨削， 在加工过程中控制刀具和环面蜗杆之间的传动比来对 环面蜗杆齿面。

25、进行修形； 0021 S3、 通过刀具沿被加工蜗杆轴径向移动的Z轴， 被加工蜗杆轴沿轴向移动的X轴， 刀 具自身旋转的ZC轴， 被加工蜗杆轴绕自身旋转的A轴， 刀具绕实际回转中心旋转的O2轴， 进 行五轴联动完成滚子包络环面蜗杆的复杂修形以及磨削。 0022 一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 应用于上述的一种滚子包络环面蜗杆 齿面修形磨削机床的磨削方法中， 包括： 0023 床身， 0024 轴单元， 设于床身的内部处， 其中： 所述轴单元包括第一联轴器、 高电压绕组主轴 电机、 法兰盘、 驱动顶针、 环面蜗杆、 尾座顶针， 所述高电压绕组主轴电机安装设置于法兰盘 的外壁一侧中心处， 所。

26、述驱动顶针与尾座顶针相互靠近的一端卡接于环面蜗杆的两端处， 以及， 0025 加工单元， 设于床身的外壁靠近顶部处， 其中： 所述加工单元包括第一伺服电机、 第一丝杆、 工作台纵托板、 绕组电机、 磨头刀具、 工作台横托板、 第三伺服电机与第五丝杆， 所述第三伺服电机的输出端固定设置于第五丝杆的一端处， 所述第五丝杆的一端螺纹连接 与工作台纵托板的内壁处， 所述工作台纵托板通过床身导轨沿Z向移动， 所述第一伺服电机 的输出端通过第一联轴器卡接设置于第一丝杆的一端处， 所述第一丝杆的一端螺纹连接于 工作台横托板的内壁处， 所述工作台横托板通过导轨沿X向移动， 所述绕组电机的输出端固 定设置于磨头。

27、刀具的一端外壁处， 所述磨头刀具绕Zc轴进行旋转， 以及， 0026 工件运动单元， 设于床身的外壁处， 其中： 所述工件运动单元包括精密分度蜗杆、 第二伺服电机、 精密分度蜗轮、 工件加工台、 刀具转盘、 第四伺服电机与第六丝杆， 所述第四 伺服电机的输出端固定设置于与第六丝杆的一端处， 所述第六丝杆的一端螺纹连接于工件 加工台的内壁处， 所述工件加工台沿Y轴移动， 第二伺服电机的一端固定设置于精密分度蜗 杆的一端处， 所述精密分度蜗轮的一端固定设置于刀具转盘的外壁处。 0027 进一步的， 所述磨头刀具为平头砂轮， 所述轴单元还包括Y轴组件， 所述Y轴组件设 于工件加工台的外壁底部处， 所。

28、述Y轴组件包括第三丝杆、 第九深沟球轴承、 第九推力球轴 承、 第四深沟球轴承与第四推力球轴承。 0028 进一步的， 所述第三丝杆与第四伺服电机通过联轴器传动连接， 所述第三丝杆的 一端通过两个第九深沟球轴承与两个第九推力球轴承转动嵌设于床身的外壁处， 所述第三 丝杆的另一端安装第四深沟球轴承和第四推力球轴承转动嵌设于床身的外壁处， 所述第三 丝杆的一端外壁了螺纹连接于工件加工台的内壁处， 所述工件加工台通过床身导轨沿Y轴 移动。 0029 进一步的， 所述轴单元还包括X、 Z轴组件， X、 Z轴组件设于工件加工台的外壁底部 处， 所述X、 Z轴组件包括第一深沟球轴承、 第一推力球轴承安装第。

29、三深沟球轴承、 第三推力 球轴承、 工作台横托板、 第二丝杆、 第三伺服电机、 第五联轴器、 第四丝杆， 第七深沟球轴承、 第七推力球轴承、 第八深沟球轴承、 第八推力球轴承与工作台纵托板。 说明书 3/7 页 7 CN 115609089 A 7 0030 进一步的， 所述第一丝杆的一端通过两个第一深沟球轴承与第一推力球轴承定位 并固定于工件加工台上， 所述第一丝杆的另一端两个第三深沟球轴承和第三推力球轴承定 位于工件加工台上， 所述第一丝杆的一端外壁中部通过螺母螺纹连接与工作台横托板， 所 述工作台横托板通过床身导轨沿X轴移动， 所述丝杆()与第三伺服电机通过第五联轴器连 接并将第三伺服电。

30、机的动力传递给第五丝杆， 所述第五丝杆的一端通过两个第七深沟球轴 承与第七推力球轴承定位并固定于床身上， 所述第五丝杆的另一端通过第八深沟球轴承和 第八推力球轴承定位并固定设于床身上， 所述工作台纵托板通过床身导轨沿Z轴移动。 0031 进一步的， 所述工件运动单元还包括角度调整组件， 所述角度调整组件包括第二 伺服电机、 第三联轴器、 精密分度蜗杆、 精密分度蜗轮， 所述精密分度蜗杆的两端通过第二 角接触圆柱滚子轴承转动嵌设于工作台纵托板内的内壁处， 通所述第二伺服电机的输出端 固定设置于精密分度蜗杆的一端处， 所述精密分度蜗杆的一端卡接于刀具转盘的一端内部 处。 0032 进一步的， 所述。

31、加工单元还包括绕组电机、 第四丝杆、 第四联轴器、 刀具转盘、 工作 台纵托板， 所述第四丝杆通过第四联轴器与绕组电机传动相连， 所述第四丝杆的一端通过 第五深沟球轴承和第五推力球轴承转到嵌设于刀具转盘上的箱体， 所述第四丝杆的另一端 通过第六推力球轴承与第六深沟球轴承转到嵌设于刀具转盘上的箱体。 0033 进一步的， 所述轴单元还包括A轴组件， A轴组件包括高电压绕组主轴电机、 第一角 接触圆柱滚子轴承、 法兰盘安装架、 法兰盘、 第二联轴器、 驱动顶针、 环面蜗杆、 尾座顶针与 尾座， 所述高电压绕组主轴电机通过法兰盘安装架和法兰盘与驱动顶针连接， 所述高电压 绕组主轴电机的输出端通过第一。

32、角接触圆柱滚子轴承、 第二推力球轴承和第二深沟球轴承 定位并固定于工作台横托板上的床头箱上， 所述尾座顶针转动嵌设于尾座的内部处， 所述 环面蜗杆的两端分别卡接于被驱动顶针与尾座顶针相互靠近端。 0034 进一步， 所述床身的外壁顶部处固定设置有吊环， 所述床身的外壁两侧均固定设 置有工件加工台滑轨， 所述工件加工台滑动套设于工件加工台滑轨的外壁处， 所述绕组电 机的输出端固定设置有刀具安装架。 0035 综上所述， 由于采用了上述技术方案， 本发明的有益效果是： 0036 其中主轴单元包括高电压绕组主轴电机、 法兰盘、 联轴器、 驱动顶针、 环面蜗杆、 顶 针、 尾座、 顶针把手； 加工单元。

33、包括绕组电机、 伺服电机、 丝杆、 磨头刀具、 工作台横托板、 工 作台纵托板； 工件运动单元包括伺服电机、 丝杆、 传动齿轮、 精密分度蜗轮、 精密分度蜗杆， 机床具有A、 Y、 X、 Z、 O2及Zc六轴运动， 在加工前通过X、 Y两轴运动进行对准， 其余A、 X、 Z、 O2及 Zc进行五轴联动完成环面蜗杆的复杂修形磨削， 加工单元可以绕实际回转中心O2转动， 和O2 点处X、 Z轴的移动控制合成绕虚拟回转中心O1的转动， 本发明所述的加工方法应用于本发 明所述机床的运动中可以提高环面蜗杆复杂修形的加工精度、 加工效率以及加工环面蜗杆 的尺寸范围， 克服现有精密滚子包络环面蜗杆加工方法及。

34、机床存在的不足， 提供了一种全 新的带有虚拟回转中心的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削方法及机床， 该方法提 高了加工效率和加工精度， 并扩大了加工范围， 用于加工更大尺寸范围的代加工环面蜗杆， 在加工同时对待加工环面蜗杆齿面进行修形。 说明书 4/7 页 8 CN 115609089 A 8 附图说明 0037 图1为虚拟回转中心的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床的正视图； 0038 图2为虚拟回转中心的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床的俯视图； 0039 图3为虚拟回转中心的精密滚子包络环面蜗杆齿面复杂修形磨削机床的左视图； 0040 图4为虚拟回转中心的精密滚子包络环。

35、面蜗杆齿面复杂修形磨削机床的运动轴； 0041 图5为本发明的加工原理图； 0042 图6是本发明的立体结构示意图。 0043 图中： 1、 第一伺服电机； 2、 第一联轴器； 3、 第一深沟球轴承； 4、 第一推力球轴承； 5、 第一丝杆； 6、 高电压绕组主轴电机； 7、 第二联轴器； 8、 第一角接触圆柱滚子轴承； 9、 法兰盘 安装架； 10、 法兰盘； 11、 驱动顶针； 12、 第二丝杆； 13、 环面蜗杆； 14、 第二角接触圆柱滚子轴 承； 15、 精密分度蜗杆； 16、 第三联轴器； 17、 第二伺服电机； 18、 工作台纵托板； 19、 绕组电机； 20、 精密分度蜗轮； 。

36、21、 磨头刀具； 22、 尾座顶针； 23、 第二推力球轴承； 24、 第二深沟球轴承； 25、 尾座； 26、 工作台横托板； 27、 第三深沟球轴承； 28、 第三推力球轴承； 29、 工件加工台； 30、 床身； 31、 第三伺服电机； 32、 吊环； 33、 工件加工台滑轨； 34、 第四深沟球轴承； 35、 第四推力 球轴承； 36、 第三丝杆； 37、 刀具安装架； 38、 第五深沟球轴承； 39、 第五推力球轴承； 40、 第四 丝杆； 41、 第六推力球轴承； 42、 刀具转盘； 43、 第六深沟球轴承； 44、 第四联轴器； 45、 第五联 轴器； 46、 第七深沟球轴承；。

37、 47、 第七推力球轴承； 48、 第五丝杆； 49、 第八推力球轴承； 50、 第 八深沟球轴承； 51、 第九推力球轴承； 52、 第九深沟球轴承； 53、 第四伺服电机； 54、 第六丝杆。 具体实施方式 0044 为了使本发明的目的、 技术方案及优点更加清楚明白， 以下结合附图及实施例， 对 本发明进行进一步详细说明。 应当理解， 此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明， 并不 用于限定本发明。 0045 实施例一 0046 参照图1图6： 0047 一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削方法， 包括以下步骤： 0048 步骤一、 环面蜗杆的加工原理为被加工蜗杆轴具有三个运动， 分别是绕着A。

38、轴的旋 转运动， 同时还有沿X轴的移动以及沿Y方向对准时的移动； 加工单元具有三个运动， 绕实际 旋转中心O2轴的旋转运动， 在实际回转中心处加工单元沿Z轴的移动和刀具绕自身ZC轴的 旋转运动， 其中， 绕A轴的旋转运动使得被加工蜗杆轴高速旋转， 便于加工。 0049 步骤二、 加工单元绕实际回转中心O2旋转运动， 和O2点处X、 Z轴的移动控制合成绕 虚拟回转中心O1的转动运动实现刀具相对于被加工环面蜗杆的旋转， 同时刀具自身绕着ZC 轴进行高速回转运动， 对工件进行磨削， 在加工过程中控制刀具和环面蜗杆之间的传动比 来对环面蜗杆齿面进行修形。 0050 步骤三、 通过刀具沿被加工蜗杆轴径向。

39、移动的Z轴， 被加工蜗杆轴沿轴向移动的X 轴， 刀具自身旋转的ZC轴， 被加工蜗杆轴绕自身旋转的A轴， 刀具绕实际回转中心旋转的O2 轴， 进行五轴联动完成滚子包络环面蜗杆的复杂修形以及磨削。 0051 参照图1图6： 0052 一种滚子包络环面蜗杆齿面修形磨削机床， 应用于上述的一种滚子包络环面蜗杆 说明书 5/7 页 9 CN 115609089 A 9 齿面修形磨削机床的磨削方法中， 包括： 0053 床身30； 0054 轴单元， 设于床身30的内部处， 其中： 轴单元包括第一联轴器2、 高电压绕组主轴电 机6、 法兰盘10、 驱动顶针11、 环面蜗杆13、 尾座顶针22， 高电压绕组。

40、主轴电机6安装设置于法 兰盘10的外壁一侧中心处， 驱动顶针11与尾座顶针22相互靠近的一端卡接于环面蜗杆13的 两端处， 以及； 0055 加工单元， 设于床身30的外壁靠近顶部处， 其中： 加工单元包括第一伺服电机1、 第 一丝杆5、 工作台纵托板18、 绕组电机19、 磨头刀具21、 工作台横托板26、 第三伺服电机31与 第五丝杆48， 第三伺服电机31的输出端固定设置于第五丝杆48的一端处， 第五丝杆48的一 端螺纹连接与工作台纵托板18的内壁处， 工作台纵托板18通过床身30导轨沿Z向移动， 第一 伺服电机1的输出端通过第一联轴器2卡接设置于第一丝杆5的一端处， 第一丝杆5的一端螺。

41、 纹连接于工作台横托板26的内壁处， 工作台横托板26通过导轨沿X向移动， 绕组电机19的输 出端固定设置于磨头刀具21的一端外壁处， 磨头刀具21绕Zc轴进行旋转， 以及； 0056 工件运动单元， 设于床身30的外壁处， 其中： 工件运动单元包括精密分度蜗杆15、 第二伺服电机17、 精密分度蜗轮20、 工件加工台29、 刀具转盘42、 第四伺服电机53与第六丝 杆54， 第四伺服电机53的输出端固定设置于与第六丝杆54的一端处， 第六丝杆54的一端螺 纹连接于工件加工台29的内壁处， 工件加工台29沿Y轴移动， 第二伺服电机17的一端固定设 置于精密分度蜗杆15的一端处， 精密分度蜗轮2。

42、0的一端固定设置于刀具转盘42的外壁处， 依据精密滚子包络环面蜗杆13的基本参数以及磨头刀具21的基本参数， 确定精密滚子包络 环面蜗杆13在磨削加工时的虚拟回转中心O1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： G03X#01Z#02A#03O2#04Zc#05， #01为磨头刀具21 从磨削起始点到磨削终止点沿X轴方向的位置矢量， #02为磨头刀具21从磨削起始点到磨削 终止点沿Z轴方向的位置矢量， #03为磨削过程中加工绕轴转过的角度， 通过绕O2的旋转角 度和X、 Z方向的位移矢量合成绕虚拟回转中心O1的角度， 即为图5中所示的H， #04为。

43、磨削过 程中环面蜗杆13绕旋转中心A轴转过的角位移， #05为磨削过程中磨头刀具21旋转中心Zc轴 转过的角位移， 所示NC代码， 通过工作台横托板26沿代加工蜗杆轴向移动的X轴、 磨头刀具 21沿代加工蜗杆径向移动的Z轴、 平面包络环面蜗杆13回转的A轴、 加工单元旋转的O2轴及 刀具磨头回转的Zc进行五轴联动， 其中通过控制工作台横托板26沿代加工蜗杆轴向移动的 X轴、 磨头刀具21沿代加工蜗杆径向移动的Z轴、 加工单元旋转的O2轴三轴之间的相对转速 控制刀具相对于环面蜗杆13的位置， 以及控制环面蜗杆13绕A轴的回转速度， 从而控制刀具 和环面蜗杆13之间的传动比， 实现对环面蜗杆13的。

44、修形， 最终完成滚子包络环面蜗杆13齿 面的复杂修形磨削加工。 0057 参照图1图5： 磨头刀具21为平头砂轮， 轴单元还包括Y轴组件， Y轴组件设于工件 加工台29的外壁底部处， Y轴组件包括第三丝杆36、 第九深沟球轴承52、 第九推力球轴承51、 第四深沟球轴承34与第四推力球轴承35， 第三丝杆36与第四伺服电机53通过联轴器传动连 接， 第三丝杆36的一端通过两个第九深沟球轴承52与两个第九推力球轴承51转动嵌设于床 身30的外壁处， 第三丝杆36的另一端安装第四深沟球轴承34和第四推力球轴承35转动嵌设 于床身30的外壁处， 第三丝杆36的一端外壁了螺纹连接于工件加工台29的内壁。

45、处， 工件加 工台29通过床身30导轨沿Y轴移动， 轴单元还包括X、 Z轴组件， X、 Z轴组件设于工件加工台29 说明书 6/7 页 10 CN 115609089 A 10 的外壁底部处， X、 Z轴组件包括第一深沟球轴承3、 第一推力球轴承4安装第三深沟球轴承 27、 第三推力球轴承28、 工作台横托板26、 第二丝杆12、 第三伺服电机31、 第五联轴器45、 第 四丝杆40， 第七深沟球轴承46、 第七推力球轴承47、 第八深沟球轴承50、 第八推力球轴承49 与工作台纵托板18， 第一丝杆5的一端通过两个第一深沟球轴承3与第一推力球轴承4定位 并固定于工件加工台29上， 第一丝杆5。

46、的另一端两个第三深沟球轴承27和第三推力球轴承 28定位于工件加工台29上， 第一丝杆5的一端外壁中部通过螺母螺纹连接与工作台横托板 26， 工作台横托板26通过床身30导轨沿X轴移动， 丝杆与第三伺服电机31通过第五联轴器45 连接并将第三伺服电机31的动力传递给第五丝杆48， 第五丝杆48的一端通过两个第七深沟 球轴承46与第七推力球轴承47定位并固定于床身30上， 第五丝杆48的另一端通过第八深沟 球轴承50和第八推力球轴承49定位并固定设于床身30上， 工作台纵托板18通过床身30导轨 沿Z轴移动， 工件运动单元还包括角度调整组件， 角度调整组件包括第二伺服电机17、 第三 联轴器16。

47、、 精密分度蜗杆15、 精密分度蜗轮20， 精密分度蜗杆15的两端通过第二角接触圆柱 滚子轴承14转动嵌设于工作台纵托板18内的内壁处， 通第二伺服电机17的输出端固定设置 于精密分度蜗杆15的一端处， 精密分度蜗杆15的一端卡接于刀具转盘42的一端内部处， 加 工单元还包括绕组电机19、 第四丝杆40、 第四联轴器44、 刀具转盘42、 工作台纵托板18， 第四 丝杆40通过第四联轴器44与绕组电机19传动相连， 第四丝杆40的一端通过第五深沟球轴承 38和第五推力球轴承39转到嵌设于刀具转盘42上的箱体， 第四丝杆40的另一端通过第六推 力球轴承41与第六深沟球轴承43转到嵌设于刀具转盘4。

48、2上的箱体， 轴单元还包括A轴组件， A轴组件包括高电压绕组主轴电机6、 第一角接触圆柱滚子轴承8、 法兰盘安装架9、 法兰盘 10、 第二联轴器7、 驱动顶针11、 环面蜗杆13、 尾座顶针22与尾座25， 高电压绕组主轴电机6通 过法兰盘安装架9和法兰盘10与驱动顶针11连接， 高电压绕组主轴电机6的输出端通过第一 角接触圆柱滚子轴承8、 第二推力球轴承23和第二深沟球轴承24定位并固定于工作台横托 板26上的床头箱上， 尾座顶针22转动嵌设于尾座25的内部处， 环面蜗杆13的两端分别卡接 于被驱动顶针11与尾座顶针22相互靠近端， 床身30的外壁顶部处固定设置有吊环32， 床身 30的外。

49、壁两侧均固定设置有工件加工台滑轨33， 工件加工台29滑动套设于工件加工台滑轨 33的外壁处， 绕组电机19的输出端固定设置有刀具安装架37， 0058 工作原理： 主轴单元中的环面蜗杆13齿面加工首先通过第四伺服电机53使工件加 工台29沿Y向移动， 保证工件位置对准、 随后通过高电压绕组主轴电机6、 第三伺服电机31、 第一伺服电机1、 绕组电机19、 第二伺服电机17进行五轴联动， 进而实现环面蜗杆13沿A轴的 回转、 工作台纵托板18沿Z向移动、 工作台横托板26沿X向移动、 刀具安装架37绕O1轴旋转、 磨头刀具21绕Zc轴进行旋转， 加工单元可以沿Z轴上下移动， 本身扩大了刀具的移。

50、动范围， 在加工过程中， 虚拟回转中心的O2轴的位置可以通过调整O1点的位置和转速， 以及配合的X、 Z轴的移动方向和速度来调整， 使用同样的刀具时， 在原本的基础范围内， 使O1轴远离或者 靠近蜗杆轴可以使得刀具的回转半径扩大或缩小， 使得加工范围更大。 0059 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已， 并不用以限制本发明， 凡在本发明的精 神和原则之内所做的任何修改、 等同替换和改进等， 均应包含在本发明的保护范围之内。 说明书 7/7 页 11 CN 115609089 A 11 图1 说明书附图 1/6 页 12 CN 115609089 A 12 图2 说明书附图 2/6 页 13 C。