3.1 使用Φ140外圆设计螺旋导轨
图3所示右下端出现尖角,通过作图,可知此设计不能满足结构需要。
同时α=42.4662°,过小,而理想的α角度不小于44°,可见Φ140外圆的结构不适用于设计该导程的螺旋导轨。
3.2 使用Φ130外圆设计螺旋导轨
使用Φ130外圆设计螺旋导轨,则,左旋:
可见这种设计也是不能够满足需要的,但是由于插齿机刀架球头部分的结构尺寸需要,螺旋导轨外圆不能够小于Φ130。不过此时α=44.5859°,接近于45°,在这里我们发现应用Φ130的外圆还是有设计的空间的,此时可使用上述提到的解决方法2,缩小B的长度,达到设计目的。
3.3 优化结构完成设计
这里提到的B的长度,通常情况下都是代表180°对应弧长,即活动的导轨截面看上去外轮廓是一个半圆。要缩小B,就是要使截面看上去是小于180°的扇形。
如图5所示,保证安装尺寸C的前提下,适当缩小B尺寸取B=164.1,约为145°角对应弧长。
3.4 三维验证
优化、设计的最后一步,就是在三维软件中按照计算结果分别对三个相关零件建模,最终装配在一起,建立运动马达,观看效果,分析是否有干涉现象,对优化设计的结果进行验证。本例中的三维模型如图6所示,可见本次优化设计结果正确,优化设计过程完成。
4 结语
螺旋导轨在插斜齿的运动当中扮演着重要的角色,它在保证冲程往复运动下还提供了圆周转动的叠加,因此在其理论计算阶段必须保证它的准确性。本文上述提到的利用外圆展开图计算α角,在实际设计也是行之有效的方法,当刀具导程在500mm以上时,均可直接使用Φ140外圆结构直接用此方法计算;而当刀具导程在500mm以下时,就需要使用优化的思想对设计结果进行进一步的验证和改进了。
在机床上叠加一套螺旋导轨由于其性价比高,是目前市场上应用较为广泛的插齿机加工斜齿轮的方法,但是由于螺旋导轨具有很强的针对性,通常用户更换加工品种后就需要重新设计螺旋导轨,因此如果用户只是实验性加工或者批量很小的零件加工,我们建议选择带电子导套的插齿机。
参考文献