CN115889899B - 一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床及加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及圆弧齿线圆柱内齿轮加工技术领域，并公开了一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床及加工方法，包括床身和五自由度切削机构，床身上设置有分度机构，分度机构上设置有三爪卡盘；五自由度切削机构包括X轴部件、Z轴部件、Y轴部件和C轴部件，X轴部件滑动设置在床身上，Z轴部件滑动设置在X轴部件上，Z轴部件沿着三爪卡盘的轴向移动，Y轴部件滑动设置在Z轴部件上，Y轴部件的移动方向垂直于X轴部件的移动方向，C轴部件转动设置在Y轴部件上，C轴部件的转动轴线平行于三爪卡盘的轴线，偏转切削部件转动设置在C轴部件上。刀具只做来回摆动以产生切削运动，避免刀具与齿坯产生干涉，实现圆弧齿线圆柱内齿轮的展成加工。

Description

一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床及加工方法

技术领域

本发明涉及圆弧齿线圆柱内齿轮加工技术领域，具体为一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床及加工方法。

背景技术

圆弧齿线圆柱内齿轮是一种能满足重载、高精度要求的新型齿轮。相比于斜齿轮，圆弧齿线圆柱齿轮不存在轴向推力，对于安装误差敏感度较低。相比于人字齿，不存在退刀槽，并且可以实现连续加工。由于该齿轮是一种新型齿轮，目前并没有针对该齿轮加工装置和加工方法的研究。理论上可以采用通用五轴联动数控机床来进行该齿轮的近似加工，但是存在原理误差，无法克服，加工出来的齿轮质量很难保证，因此，需要研究圆弧齿线圆柱内齿轮的展成加工方法，才能避免五轴联动数控机床加工的原理误差，保证其加工精度。该齿轮齿形不同于传统的直齿轮、斜齿轮和人字齿（人字齿可以理解为两个斜齿的组合），具有特殊性，其齿线在齿宽方向上为空间圆弧线；其齿线的螺旋角是随着齿宽不断变化的，无法通过加工传统渐开线齿轮的机床实现圆弧齿线圆柱内齿轮的展成加工，因此，对于圆弧齿线圆柱内齿轮，目前并没有针对该齿轮的展成加工机床和相应的加工方法。圆弧齿线圆柱内齿轮的展成加工原理和圆弧齿线圆柱外齿轮是相同的，都可以通过旋转刀盘切削而成。但是由于内齿轮几何结构比外齿轮复杂，如果仍然采用作完整回转的刀盘加工圆弧齿线圆柱内齿轮，那么刀具会和齿坯发生干涉，从而破坏齿轮，这在齿轮加工中是不允许的。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床，让刀具只做来回摆动以产生切削运动，从而避免刀具和齿坯的干涉，能够实现圆弧齿线圆柱内齿轮的展成加工，该加工机床相比于五轴数控加工机床，完全按照该齿轮成形原理进行加工，具备更高的精度和效率，且成本更低，有利于推动该齿轮工业化应用。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床，包括床身和五自由度切削机构，所述床身上设置有分度机构，所述分度机构上设置有三爪卡盘，所述五自由度切削机构位于所述三爪卡盘的一侧；

所述五自由度切削机构包括X轴部件、Z轴部件、Y轴部件、C轴部件和偏转切削部件，所述X轴部件滑动设置在所述床身上，所述Z轴部件滑动设置在所述X轴部件上，所述Z轴部件沿着所述三爪卡盘的轴向移动，所述Y轴部件滑动设置在所述Z轴部件上，所述Y轴部件的移动方向垂直于所述X轴部件的移动方向，所述C轴部件转动设置在所述Y轴部件上，所述C轴部件的转动轴线平行于所述三爪卡盘的轴线，所述偏转切削部件转动设置在所述C轴部件上，所述偏转切削部件的偏转轴线垂直于所述C轴部件的转动轴线。

在一些实施例中，所述床身上开设有X向滑槽，所述X向滑槽内转动设置有X轴丝杠，所述X轴丝杠上螺纹套装有X向滑座，所述X轴部件固定在所述X向滑座上，所述X轴丝杠的一端传动连接X轴伺服电机的输出轴，所述床身上固定有X轴滑轨，所述X轴滑轨平行于所述X轴丝杠，所述X轴部件的底部固定有X轴滑块，所述X轴滑块滑动适配于所述X轴滑轨；

所述X轴部件靠近所述三爪卡盘的端面竖直开设有Z向滑槽，所述Z向滑槽内转动设置有Z轴丝杠，所述Z轴丝杠上螺纹套装有Z向滑座，所述Z轴部件固定在所述Z向滑座上，所述Z轴丝杠的一端传动连接Z轴伺服电机的输出轴，所述X轴部件上竖直固定有Z轴滑轨，所述Z轴滑轨上滑动适配有Z轴滑块，所述Z轴滑块固定于所述Z轴部件；

所述Z轴部件靠近所述三爪卡盘的端面竖直开设有Y向滑槽，所述Y向滑槽内转动设置有Y轴丝杠，所述Y轴丝杠上螺纹套装有Y向滑座，所述Y轴部件固定在所述Y向滑座上，所述Y轴丝杠的一端传动连接Y轴伺服电机的输出轴，所述Z轴部件上固定有Y轴滑轨，所述Y轴滑轨上滑动适配有Y轴滑块，所述Y轴滑块固定于所述Y轴部件。

在一些实施例中，所述Y轴部件上呈上下间隔固定有两个支座，所述C轴部件的侧壁设置有连接体，所述连接体位于两个所述支座之间，所述连接体通过C轴部件回转轴与所述支座转动连接，所述C轴部件回转轴的底部安装有压紧螺母，所述压紧螺母与最下方的所述支座接触，最上方的所述支座上设置有C轴减速器，所述C轴减速器的输入轴传动连接C轴伺服电机的输出轴，所述C轴减速器的输出轴与所述C轴部件回转轴的顶部传动连接。

在一些实施例中，所述偏转切削部件包括液压油缸、推杆、中间杆、刀具转轴和刀具悬臂，所述C轴部件的顶部固定有安装板，所述液压油缸竖直安装在所述安装板上，所述液压油缸的伸缩轴与所述推杆的一端铰接，所述推杆的另一端与所述中间杆的一端铰接，所述刀具转轴转动连接在所述C轴部件上，所述刀具转轴的旋转轴线平行于所述X轴丝杠，所述中间杆的另一端偏心铰接在所述刀具转轴上，所述刀具悬臂通过键连接在所述刀具转轴上，所述刀具悬臂位于所述C轴部件与X轴部件之间，所述刀具悬臂上设置有第一刀具。

在一些实施例中，所述刀具悬臂靠近所述X轴部件的端面开设有横向滑槽，所述横向滑槽内滑动设置有刀座，所述第一刀具安装在所述刀座上，所述刀座通过紧固螺栓与所述刀具悬臂连接。

在一些实施例中，所述偏转切削部件包括A轴部件、A轴减速器和A轴伺服电机，所述A轴部件转动连接在所述C轴部件上，所述C轴部件的一端连接所述A轴减速器的输出轴，所述A轴减速器的输入轴与所述A轴伺服电机的输出轴传动连接，所述A轴部件的另一端安装有第二刀具。

在一些实施例中，所述偏转切削部件包括旋转部件和第三刀座，所述C轴部件的底部开设有安装槽，所述旋转部件的顶部设置在所述安装槽内，所述旋转部件通过回转轴与所述C轴部件转动连接，所述第三刀座固定安装在所述旋转部件上，所述第三刀座靠近所述X轴部件的端面安装有第三刀具，所述旋转部件上安装有减速器，所述减速器的输出轴传动连接所述回转轴，所述减速器的输入轴传动连接伺服电机的输出轴。

一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的加工方法，包括以下步骤：

A1、复位加工机床，设置齿轮加工参数；齿轮加工参数包括加工齿数、齿轮模数、齿宽、切齿速度、回退速度、进给量等；

A2、设置上下料参数；即X轴、Y轴和Z轴联动进给量，预设好对刀点；虚拟齿轮为与齿坯进行啮合的虚拟齿轮，第一刀具为虚拟齿轮上一个齿，虚拟齿轮几何中心位于O-X轴上，为虚拟齿轮的分度圆半径，o-xyz为基准坐标系；对刀时要求第一刀具刃口所在平面位于o-xy平面上，第一刀具对称面位于过且与o-xy平面垂直的某一平面上，且第一刀具内刃刃尖与齿坯接触但不干涉；

A3、手动控制数控系统；通过控制X轴伺服电机使X轴部件移动，控制Y轴伺服电机使Y轴部件移动，控制Z轴伺服电机使Z轴部件移动，以将第一刀具移到安全位置，为齿坯的安装提供空间；

A4、对齿坯进行安装；根据齿坯的尺寸等相关参数对三爪卡盘进行调整，使三爪卡盘完成对齿坯的定位和夹紧；

A5、启动偏转切削部件；设置液压油缸的往复运动速度，液压油缸25通过四杆机构、中间杆、刀具转轴等构成）推动第一刀具往复摆动产生主切削运动，以启动圆弧齿线圆柱内齿轮的加工；

A6、齿轮加工；其中齿轮加工包括以下步骤：

A61、数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机、C轴伺服电机以推动相应的轴部件运动，第一刀具到达对刀点并开始切削；切削时，数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机、Y轴伺服电机、分度机构、C轴伺服电机以驱动X轴部件、Y轴部件、C轴部件与齿坯进行联动，实现齿坯一对齿面的展成加工；为齿坯分度圆半径，半径为的圆为刀盘半径圆，虚拟齿轮为与齿坯啮合的一假想齿轮（用于设计第一刀具和齿坯之间的展成运动），虚拟齿轮的分度圆和齿坯的分度圆相切，第一刀具为虚拟齿轮上的一个轮齿，为加工时齿坯的旋转速度，齿坯分度圆切点处速度为，虚拟齿轮分度圆切点处速度也应该是，为虚拟齿轮的角速度，A-A为第一刀具的回转轴线，B-B为齿坯的轴线；加工时，齿坯在分度机构的驱动下绕自身轴线B-B以角速度旋转，第一刀具往复摆动产生切削运动，同时X轴伺服电机驱动X轴部件，Y轴伺服电机驱动Y轴部件，C轴伺服电机驱动C轴部件，使第一刀具绕虚拟齿轮的轴线以角速度运动，第一刀具和齿坯之间形成紧密的展成运动，直到完成一对凹凸齿面的展成加工；

A62、完成一对凹凸齿面展成加工后，X轴部件沿x轴负向运动进行退刀，齿坯在分度机构的驱动下进行分度，为下一对凹凸齿面加工做准备；退刀和分度完成以后，开始重复A61的加工动作，直到所有凹凸齿面均加工完成。

一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的加工方法，包括以下步骤：

B1、复位加工机床，设置齿轮加工参数；齿轮加工参数包括加工齿数、齿轮模数、齿宽、切齿速度、回退速度、进给量等；

B2、设置上下料参数：X轴、Y轴和Z轴联动进给量，预设好对刀点；虚拟齿轮为与齿坯进行啮合的虚拟齿轮，第二刀具为虚拟齿轮上一个齿，虚拟齿轮几何中心位于o-x轴上，为虚拟齿轮的分度圆半径，o-xyz为基准坐标系；对刀时要求第二刀具刃口所在平面位于o-xy平面上，第二刀具对称面位于过且与o-xy平面垂直的某一平面上，且第二刀具内刃刃尖与齿坯接触但不干涉；

B3、手动控制数控系统；通过控制X轴伺服电机使X轴部件移动，控制Y轴伺服电机使Y轴部件移动，控制Z轴伺服电机使Z轴部件移动，以将第二刀具移到安全位置，为齿坯的安装提供空间；

B4、对齿坯进行安装；根据齿坯的尺寸等相关参数对三爪卡盘进行调整，使三爪卡盘完成对齿坯的定位和夹紧；

B5、启动偏转切削部件；设置第二刀具所在虚拟齿轮的分度圆半径以及A轴伺服电机转动速度，以带动A轴部件进行往复偏转，使A轴部件上的第二刀具往复偏转对齿坯进行加工；

B6、齿轮加工；其中齿轮加工包括以下步骤：

B61、数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机、C轴伺服电机以推动相应的轴部件运动，第二刀具到达对刀点并开始切削；切削过程中，第二刀具的对称面始终与半径为刀盘半径的圆相切，以保证第二刀具的运动轨迹形成一个圆弧齿条，其中，半径为的圆为刀盘半径圆，其中心位于齿坯的中截面上；初始位置时刃口所在平面与齿坯的中截面平面共面；为第二刀具位于第 i个位置时，第二刀具刃口所在平面与刀盘半径圆交点到齿坯中截面的距离，为第二刀具位于第 i个位置时的A轴部件转角，和为第二刀具位于第i个位置时C轴部件移动在 y方向和 z方向移动距离；应满足：=asin(/ R _c )，=，=(1-cos) R _c ；切削时，数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机、C轴伺服电机、A轴伺服电机和分度机构以驱动对应的X轴部件、Y轴部件、Z轴部件、C轴部件、A轴部件与齿坯进行联动，实现齿坯一对齿面的展成加工；建立o-xyz坐标系， R _g 为齿坯分度圆半径，虚拟齿轮为与齿坯啮合的一假想齿轮（用于设计第二刀具和齿坯之间的展成运动），虚拟齿轮的分度圆和齿坯的分度圆相切，第二刀具为虚拟齿轮上的一个轮齿， w为加工时齿坯的旋转速度，为虚拟齿轮的角速度， A-A为第二刀具的刀盘半径圆回转轴线，B-B为齿坯的轴线；加工时，齿坯在分度机构的驱动下绕自身轴线B-B以角速度 w旋转，第二刀具往复摆动产生切削运动，同时X轴伺服电机驱动X轴部件，Y轴伺服电机驱动Y轴部件，Z轴伺服电机驱动Z轴部件、C轴伺服电机驱动C轴部件，A轴伺服电机驱动A轴部件，使第二刀具在摆动的同时绕虚拟齿轮的轴线以角速度运动，第二刀具和齿坯之间形成紧密的展成运动，直到完成一对凹凸齿面的展成加工；

B62、完成一对凹凸齿面展成加工后，X轴部件沿x轴负向运动进行退刀，齿坯在分度机构的驱动下进行分度，为下一对凹凸齿面加工做准备，退刀和分度完成以后，开始重复B61的加工动作，直到所有凹凸齿面均加工完成。

一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的加工方法，包括以下步骤：

C1、复位加工机床，设置齿轮加工参数；齿轮加工参数包括加工齿数、齿轮模数、齿宽、切齿速度、回退速度、进给量等；

C2、设置上下料参数：X轴、Y轴和Z轴联动进给量，预设好对刀点；虚拟齿轮为与齿坯进行啮合的虚拟齿轮，第三刀具为虚拟齿轮上一个齿，虚拟齿轮几何中心位于o-x轴上，为虚拟齿轮的分度圆半径，o-xyz为基准坐标系；对刀时要求第三刀具刃口所在平面位于o-xy平面上，第三刀具对称面位于过且与o-xy平面垂直的某一平面上，且第三刀具内刃刃尖与齿坯接触但不干涉；

C3、手动控制数控系统；通过控制X轴伺服电机使X轴部件移动，控制Y轴伺服电机使Y轴部件移动，控制Z轴伺服电机使Z轴部件移动，以将第三刀具移到安全位置，为齿坯的安装提供空间；

C4、对齿坯进行安装；根据齿坯的尺寸等相关参数对三爪卡盘进行调整，使三爪卡盘完成对齿坯的定位和夹紧；

C5、启动偏转切削部件；设置第三刀具所在虚拟齿轮的分度圆半径和伺服电机转动速度，以带动旋转部件进行往复偏转，使第三刀座上的第三刀具往复偏转对齿坯进行加工；

C6、齿轮加工；其中齿轮加工包括以下步骤：

C61、数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机、C轴伺服电机以推动相应的轴部件运动，第三刀具到达对刀点并开始切削，切削过程中，第三刀具的对称面始终与半径为刀盘半径的圆相切，以保证第三刀具的运动轨迹形成一个圆弧齿条，其中，半径为的圆为刀盘半径圆，其中心位于齿坯中截面上，初始位置时刃口所在平面与齿坯中截面平面共面，为回转轴轴线到第三刀具刃口平面的距离，为第三刀具位于第 x个位置时第三刀具刃口所在平面与刀盘半径圆交点到齿坯中截面的距离，为第三刀具位于第 x个位置时的旋转部件转角，和为第三刀具位于 x第个位置时C轴部件在 y方向和 z方向移动距离，应满足：=asin(/)，= L _A (cos-1)+sin，= L _A sin +( sin tan – 1/cos +1)；切削时，数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机、Y轴伺服电机、Z轴伺服电机、C轴伺服电机、伺服电机和分度机构以驱动X轴部件、Y轴部件、Z轴部件、C轴部件、旋转部件与齿坯进行联动，实现齿坯一对齿面的展成加工；建立o-xyz坐标系，为齿坯分度圆半径，虚拟齿轮为与齿坯啮合的一假想齿轮（用于设计第三刀具和齿坯之间的展成运动），虚拟齿轮的分度圆和齿坯的分度圆相切，第三刀具为虚拟齿轮上的一个轮齿，为加工时齿坯的旋转速度，为虚拟齿轮的角速度， A-A为第三刀具刀盘半径圆的回转轴线，B-B为齿坯的轴线；加工时，齿坯在分度机构的驱动下绕自身轴线B-B以角速度旋转，第三刀具往复摆动产生切削运动，同时X轴伺服电机驱动X轴部件，Y轴伺服电机驱动Y轴部件，Z轴伺服电机驱动Z轴部件、C轴伺服电机驱动C轴部件，伺服电机驱动旋转部件，使第三刀具在摆动的同时绕虚拟齿轮的轴线以角速度运动，第三刀具和齿坯之间形成紧密的展成运动，直到完成一对凹凸齿面的展成加工；

C62、完成一对凹凸齿面展成加工后，X轴部件沿x轴负向运动进行退刀，齿坯在分度机构的驱动下进行分度，为下一对凹凸齿面加工做准备，退刀和分度完成以后，开始重复C61的加工动作，直到所有凹凸齿面均加工完成。

本发明的有益效果是：

1、提供了一种加工机床，让刀具只做来回摆动以产生切削运动，从而避免刀具和齿坯的干涉，能够实现圆弧齿线圆柱内齿轮的展成加工，该加工机床相比于五轴数控加工机床，完全按照该齿轮成形原理进行加工，具备更高的精度和效率，且成本更低，有利于推动该齿轮工业化应用。

2、能够采用尽可能少的刀具加工出不同齿线半径的圆弧齿线圆柱内齿轮。

附图说明

图1为本发明实施例一的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的立体图；

图2为本发明实施例一的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的右视图；

图3为本发明实施例一的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床中刀具悬臂的结构示意图；

图4为本发明实施例二的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的立体图；

图5为本发明实施例三的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的立体图；

图6为本发明实施例三的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的右视图；

图7为本发明一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的立体图的对刀点位置；

图8为本发明实施例一的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的圆弧齿线圆柱内齿轮展成加工示意图；

图9为本发明实施例二的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的第二刀具圆弧轨迹产生示意图；

图10为本发明实施例三的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的第三刀具圆弧轨迹产生示意图；

图中，1-分度机构，3-床身，5-X轴滑轨，6-X轴滑块，7-X轴伺服电机，8-X轴丝杠，9-X轴部件，10-Y轴伺服电机，11-Y轴丝杠，12-Y轴滑块，13-Y轴滑轨，14-Y轴部件，15-Z轴滑轨，16-Z轴滑块，17-Z轴伺服电机，18-Z轴丝杠，19-Z轴部件，20-C轴伺服电机，21-C轴减速器，22-C轴部件回转轴，23-压紧螺母，24-C轴部件，25-液压油缸，27-推杆，29-中间杆， 31-刀具转轴，32-刀具悬臂，33-刀座，34-紧固螺栓，35-第一刀具，36-三爪卡盘，37-齿坯， 40-X向滑槽，41-Z向滑槽，42-Y向滑槽，43-支座，44-横向滑槽，45-A轴部件，46- A轴减速器，47-A轴伺服电机，48-第二刀具，49-旋转部件，50-第三刀座，51-回转轴，52-减速器，53-伺服电机，54-第三刀具。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本发明的技术方案，但本发明的保护范围不局限于以下所述。

实施例一、如图1至图3所示，一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床，包括床身3和五自由度切削机构，床身3上设置有分度机构1，分度机构1是能够实现间歇的转动一定角度或移动一定距离的机构，可分为回转分度机构和直线分度机构，本发明采用回转分度机构，分度机构1上设置有三爪卡盘36，三爪卡盘36用于装夹齿坯37，三爪卡盘36的卡爪作用在齿坯37的外壁，使齿坯的内壁裸露，方便进行内圆弧齿线的加工，五自由度切削机构位于三爪卡盘36的一侧；五自由度切削机构包括X轴部件9、Z轴部件19、Y轴部件14、C轴部件24和偏转切削部件，X轴部件9滑动设置在床身3上，以X轴部件9的移动方向为X轴方向，Z轴部件19滑动设置在X轴部件9上，Z轴部件19沿着三爪卡盘36的轴向移动，以Z轴部件19的移动方向为Z轴方向，Y轴部件14滑动设置在Z轴部件19上，Y轴部件14的移动方向垂直于X轴部件9和Z轴部件19的移动方向，以Y轴部件14的移动方向为Y轴方向，从而可以建立o-xyz基准坐标系，C轴部件24转动设置在Y轴部件14上，C轴部件24的转动轴线平行于三爪卡盘36的轴线，偏转切削部件转动设置在C轴部件24上，偏转切削部件的偏转轴线垂直于C轴部件24的转动轴线，床身3上开设有X向滑槽40，X向滑槽40内转动设置有X轴丝杠8，X轴丝杠8上螺纹套装有X向滑座，X轴部件9固定在X向滑座上，X轴丝杠8的一端传动连接X轴伺服电机7的输出轴，床身3上固定有X轴滑轨5，X轴滑轨5平行于X轴丝杠8，X轴部件9的底部固定有X轴滑块6，X轴滑块6滑动适配于X轴滑轨5，X轴伺服电机7带动X轴丝杠8转动，由于X轴滑块6与X轴滑轨5的滑动适配，从而限制了X轴部件9的旋转自由度，进而通过X轴部件9限制X向滑座的旋转自由度，使X向滑座沿着X轴丝杠8的轴向平移，而X向滑座将带动X轴部件9在床身3上移动；X轴部件9靠近三爪卡盘36的端面竖直开设有Z向滑槽41，Z向滑槽41内转动设置有Z轴丝杠18，Z轴丝杠18上螺纹套装有Z向滑座，Z轴部件19固定在Z向滑座上，Z轴丝杠18的一端传动连接Z轴伺服电机17的输出轴，X轴部件9上竖直固定有Z轴滑轨15，Z轴滑轨15上滑动适配有Z轴滑块16，Z轴滑块16固定于Z轴部件19，Z轴伺服电机17带动Z轴丝杠18转动，由于Z轴滑块16与Z轴滑轨15的滑动适配，从而限制了Z轴部件19的旋转自由度，进而通过Z轴部件19限制Z向滑座的旋转自由度，使Z向滑座沿着Z轴丝杠18的轴向平移，而Z向滑座将带动Z轴部件19在X轴部件9上移动；Z轴部件19靠近三爪卡盘36的端面竖直开设有Y向滑槽42，Y向滑槽42内转动设置有Y轴丝杠11，Y轴丝杠11上螺纹套装有Y向滑座，Y轴部件14固定在Y向滑座上，Y轴丝杠11的一端传动连接Y轴伺服电机10的输出轴，Z轴部件19上固定有Y轴滑轨13，Y轴滑轨13上滑动适配有Y轴滑块12，Y轴滑块12固定于Y轴部件14，Y轴伺服电机10带动Y轴丝杠11转动，由于Y轴滑块12与Y轴滑轨13的滑动适配，从而限制了Y轴部件14的旋转自由度，进而通过Y轴部件14限制Y向滑座的旋转自由度，使Y向滑座沿着Y轴丝杠11的轴向平行，而Y向滑座将带动Y轴部件14在Z轴部件19上移动；Y轴部件14上呈上下间隔固定有两个支座43，C轴部件24的侧壁设置有连接体，连接体位于两个支座43之间，连接体通过C轴部件回转轴22与支座43转动连接，C轴部件回转轴22的底部安装有压紧螺母23，压紧螺母23与最下方的支座43接触，最上方的支座43上设置有C轴减速器21，C轴减速器21的输入轴传动连接C轴伺服电机20的输出轴，C轴减速器21的输出轴与C轴部件回转轴22的顶部传动连接，C轴伺服电机20带动C轴减速器21转动，通过C轴减速器21降低C轴伺服电机20的转速并传递给C轴部件回转轴22，使C轴部件回转轴22具有较高的偏转精度，而C轴部件回转轴22将带动C轴部件24偏转。

进一步地，偏转切削部件包括液压油缸25、推杆27、中间杆29、刀具转轴31和刀具悬臂32，C轴部件24的顶部固定有安装板，液压油缸25竖直安装在安装板上，液压油缸25的伸缩轴与推杆27的一端铰接，推杆27的另一端与中间杆29的一端铰接，刀具转轴31转动连接在C轴部件24上，刀具转轴31的旋转轴线平行于X轴丝杠8，中间杆29的另一端偏心铰接在刀具转轴31上，刀具悬臂32通过键连接在刀具转轴31上，刀具悬臂32位于C轴部件24与X轴部件9之间，刀具悬臂32上设置有第一刀具35，床身3上设置有液压站，以驱动液压油缸25工作，液压油缸25往复运动推动推杆27，从而带动中间杆29和刀具转轴31往复运动，刀具转轴31带动刀具悬臂32往复偏转，从而带动其上的第一刀具35往复摆动，使第一刀具35绕刀具转轴31轴线的往复摆动，产生主切削运动；刀具悬臂32靠近X轴部件9的端面开设有横向滑槽44，横向滑槽44内滑动设置有刀座33，第一刀具35安装在刀座33上，刀座33通过紧固螺栓34与刀具悬臂32连接，使刀座33可以在刀具悬臂32内滑动，并通过紧固螺栓34固定，从而对第一刀具35的名义刀盘半径进行调节，如图3所示，图中Rc为刀具名义刀盘半径，这种可调结构一方面利于对第一刀具35位置进行修正，另一方面可以用一把刀具加工处齿线半径不同的圆弧齿线圆柱内齿轮，能够进一步降低圆弧齿线圆柱内齿轮的加工成本。

综上，实施例一以液压油缸25作为动力源并配合X轴部件9、Z轴部件19、Y轴部件14和C轴部件24的自由度实现刀具的往复运动以产生主切削运动，适用于大型的圆弧齿线圆柱内齿轮的加工。

如图7和图8所示，一种利用实施例一的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的加工方法，包括以下步骤：

A1、复位加工机床，设置齿轮加工参数；齿轮加工参数包括加工齿数、齿轮模数、齿宽、切齿速度、回退速度、进给量等；

A2、设置上下料参数；即X轴、Y轴和Z轴联动进给量，预设好对刀点；虚拟齿轮为与齿坯37进行啮合的虚拟齿轮，第一刀具35为虚拟齿轮上一个齿，虚拟齿轮几何中心位于O-X轴上，为虚拟齿轮的分度圆半径，o-xyz为基准坐标系；对刀时要求第一刀具35刃口所在平面位于o-xy平面上，第一刀具35对称面位于过且与o-xy平面垂直的某一平面上，且第一刀具35内刃刃尖与齿坯37接触但不干涉；

A3、手动控制数控系统；通过控制X轴伺服电机7使X轴部件9移动，控制Y轴伺服电机10使Y轴部件14移动，控制Z轴伺服电机17使Z轴部件19移动，以将第一刀具35移到安全位置，为齿坯37的安装提供空间；

A4、对齿坯37进行安装；根据齿坯37的尺寸等相关参数对三爪卡盘36进行调整，使三爪卡盘36完成对齿坯37的定位和夹紧；

A5、启动偏转切削部件；设置液压油缸25的往复运动速度，液压油缸25通过四杆机构（由推杆27、中间杆29、刀具转轴31等构成）推动第一刀具35往复摆动产生主切削运动，以启动圆弧齿线圆柱内齿轮的加工；

A6、齿轮加工；其中齿轮加工包括以下步骤：

A61、数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机7、Y轴伺服电机10、Z轴伺服电机17、C轴伺服电机20以推动相应的轴部件运动，第一刀具35到达对刀点并开始切削；切削时，数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机7、Y轴伺服电机10、分度机构1、C轴伺服电机20以驱动X轴部件9、Y轴部件14、C轴部件24与齿坯37进行联动，实现齿坯37一对齿面的展成加工；为齿坯分度圆半径，半径为的圆为刀盘半径圆，虚拟齿轮为与齿坯37啮合的一假想齿轮（用于设计第一刀具35和齿坯37之间的展成运动），虚拟齿轮的分度圆和齿坯37的分度圆相切，第一刀具35为虚拟齿轮上的一个轮齿， 为加工时齿坯的旋转速度，齿坯分度圆切点处速度为，虚拟齿轮分度圆切点处速度也应该是，为虚拟齿轮的角速度，A-A为第一刀具35的回转轴线，B-B为齿坯37的轴线；加工时，齿坯37在分度机构1的驱动下绕自身轴线B-B以角速度旋转，第一刀具35往复摆动产生切削运动，同时X轴伺服电机7驱动X轴部件9，Y轴伺服电机10驱动Y轴部件14，C轴伺服电机20驱动C轴部件24，使第一刀具35绕虚拟齿轮的轴线以角速度运动，第一刀具35和齿坯37之间形成紧密的展成运动，直到完成一对凹凸齿面的展成加工；

A62、完成一对凹凸齿面展成加工后，X轴部件9沿x轴负向运动进行退刀，齿坯37在分度机构1的驱动下进行分度，为下一对凹凸齿面加工做准备；退刀和分度完成以后，开始重复A61的加工动作，直到所有凹凸齿面均加工完成。

实施例二、如图4所示，一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床，包括床身3和五自由度切削机构，床身3上设置有分度机构1，分度机构1是能够实现间歇的转动一定角度或移动一定距离的机构，可分为回转分度机构和直线分度机构，本发明采用回转分度机构，分度机构1上设置有三爪卡盘36，三爪卡盘36用于装夹齿坯37，三爪卡盘36的卡爪作用在齿坯37的外壁，使齿坯的内壁裸露，方便进行内圆弧齿线的加工，五自由度切削机构位于三爪卡盘36的一侧；五自由度切削机构包括X轴部件9、Z轴部件19、Y轴部件14、C轴部件24和偏转切削部件，X轴部件9滑动设置在床身3上，Z轴部件19滑动设置在X轴部件9上，Z轴部件19沿着三爪卡盘36的轴向移动，Y轴部件14滑动设置在Z轴部件19上，Y轴部件14的移动方向垂直于X轴部件9和Z轴部件19的移动方向，C轴部件24转动设置在Y轴部件14上，C轴部件24的转动轴线平行于三爪卡盘36的轴线，偏转切削部件转动设置在C轴部件24上，偏转切削部件的偏转轴线垂直于C轴部件24的转动轴线，床身3上开设有X向滑槽40，X向滑槽40内转动设置有X轴丝杠8，X轴丝杠8上螺纹套装有X向滑座，X轴部件9固定在X向滑座上，X轴丝杠8的一端传动连接X轴伺服电机7的输出轴，床身3上固定有X轴滑轨5，X轴滑轨5平行于X轴丝杠8，X轴部件9的底部固定有X轴滑块6，X轴滑块6滑动适配于X轴滑轨5；X轴部件9靠近三爪卡盘36的端面竖直开设有Z向滑槽41，Z向滑槽41内转动设置有Z轴丝杠18，Z轴丝杠18上螺纹套装有Z向滑座，Z轴部件19固定在Z向滑座上，Z轴丝杠18的一端传动连接Z轴伺服电机17的输出轴，X轴部件9上竖直固定有Z轴滑轨15，Z轴滑轨15上滑动适配有Z轴滑块16，Z轴滑块16固定于Z轴部件19；Z轴部件19靠近三爪卡盘36的端面竖直开设有Y向滑槽42，Y向滑槽42内转动设置有Y轴丝杠11，Y轴丝杠11上螺纹套装有Y向滑座，Y轴部件14固定在Y向滑座上，Y轴丝杠11的一端传动连接Y轴伺服电机10的输出轴，Z轴部件19上固定有Y轴滑轨13，Y轴滑轨13上滑动适配有Y轴滑块12，Y轴滑块12固定于Y轴部件14，Y轴部件14上呈上下间隔固定有两个支座43，C轴部件24的侧壁设置有连接体，连接体位于两个支座43之间，连接体通过C轴部件回转轴22与支座43转动连接，C轴部件回转轴22的底部安装有压紧螺母23，压紧螺母23与最下方的支座43接触，最上方的支座43上设置有C轴减速器21，C轴减速器21的输入轴传动连接C轴伺服电机20的输出轴，C轴减速器21的输出轴与C轴部件回转轴22的顶部传动连接，实施例二中五自由度切削机构的结构与实施例一中五自由度切削机构的结构相同，且驱动方式以及驱动方式均一致，在此不再赘述其运行过程。偏转切削部件包括A轴部件45、A轴减速器46和A轴伺服电机47，A轴部件45转动连接在C轴部件24上，C轴部件24的一端连接A轴减速器46的输出轴，A轴减速器46的输入轴与A轴伺服电机47的输出轴传动连接，A轴部件45的另一端安装有第二刀具48，由A轴减速器46降低A轴伺服电机47的转速以将A轴伺服电机47的转速传递给C轴部件24，使C轴部件24进行往复摆动，从而使第二刀具48绕A轴部件45的轴线摆动，在加工过程中，Z轴部件19上下移动使第二刀具48往复移动产生主切削运动，同时X轴部件9、Y轴部件14、A轴部件45、C轴部件24进行联动，使第二刀具48与齿坯37进行精密的展成运动，完成圆弧齿线圆柱内齿轮的加工。

综上，实施例二以电机为动力源，通过电机驱动实现切削刀具的往复运动而产生主切削运动，能够实现圆弧齿线圆柱内齿轮的高精度展成加工，其主要适用于中小型圆弧齿线圆柱内齿轮的加工，通过更换刀具，调整三爪卡盘36的半径，调整各轴部件的位置，可以满足不同规格参数的圆弧齿线圆柱内齿轮加工。

如图7和图9所示，一种利用实施例二的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的加工方法，包括以下步骤：

B1、复位加工机床，设置齿轮加工参数；齿轮加工参数包括加工齿数、齿轮模数、齿宽、切齿速度、回退速度、进给量等；

B2、设置上下料参数：X轴、Y轴和Z轴联动进给量，预设好对刀点；虚拟齿轮为与齿坯37进行啮合的虚拟齿轮，第二刀具48为虚拟齿轮上一个齿，虚拟齿轮几何中心位于o-x轴上，为虚拟齿轮的分度圆半径，o-xyz为基准坐标系；对刀时要求第二刀具48刃口所在平面位于o-xy平面上，第二刀具48对称面位于过且与o-xy平面垂直的某一平面上，且第二刀具48内刃刃尖与齿坯37接触但不干涉；

B3、手动控制数控系统；通过控制X轴伺服电机7使X轴部件9移动，控制Y轴伺服电机10使Y轴部件14移动，控制Z轴伺服电机17使Z轴部件19移动，以将第二刀具48移到安全位置，为齿坯37的安装提供空间；

B4、对齿坯37进行安装；根据齿坯37的尺寸等相关参数对三爪卡盘36进行调整，使三爪卡盘36完成对齿坯37的定位和夹紧；

B5、启动偏转切削部件；设置第二刀具48所在虚拟齿轮的分度圆半径以及A轴伺服电机47转动速度，以带动A轴部件45进行往复偏转，使A轴部件45上的第二刀具48往复偏转对齿坯37进行加工；

B6、齿轮加工；其中齿轮加工包括以下步骤：

B61、数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机7、Y轴伺服电机10、Z轴伺服电机17、C轴伺服电机20以推动相应的轴部件运动，第二刀具48到达对刀点并开始切削；切削过程中，第二刀具48的对称面始终与半径为刀盘半径的圆相切，以保证第二刀具48的运动轨迹形成一个圆弧齿条，其中，半径为的圆为刀盘半径圆，其中心位于齿坯37的中截面上；初始位置时刃口所在平面与齿坯37的中截面平面共面；为第二刀具48位于第 i个位置时，第二刀具48刃口所在平面与刀盘半径圆交点到齿坯中截面的距离，为第二刀具48位于第 i个位置时的A轴部件45转角，和为第二刀具48位于第i个位置时C轴部件24移动在 y方向和 z方向移动距离；应满足：=asin(/ R _c )，=，=(1-cos) R _c ；切削时，数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机7、Y轴伺服电机10、Z轴伺服电机17、C轴伺服电机20、A轴伺服电机47和分度机构1以驱动对应的X轴部件9、Y轴部件14、Z轴部件19、C轴部件24、A轴部件45与齿坯37进行联动，实现齿坯37一对齿面的展成加工；建立o-xyz坐标系， R _g 为齿坯分度圆半径，虚拟齿轮为与齿坯37啮合的一假想齿轮（用于设计第二刀具48和齿坯37之间的展成运动），虚拟齿轮的分度圆和齿坯37的分度圆相切，第二刀具48为虚拟齿轮上的一个轮齿， w为加工时齿坯37的旋转速度，为虚拟齿轮的角速度， A-A为第二刀具48的刀盘半径圆回转轴线，B-B为齿坯37的轴线；加工时，齿坯37在分度机构1的驱动下绕自身轴线B-B以角速度 w旋转，第二刀具48往复摆动产生切削运动，同时X轴伺服电机7驱动X轴部件9，Y轴伺服电机10驱动Y轴部件14，Z轴伺服电机17驱动Z轴部件19、C轴伺服电机20驱动C轴部件24，A轴伺服电机47驱动A轴部件45，使第二刀具48在摆动的同时绕虚拟齿轮的轴线以角速度运动，第二刀具48和齿坯37之间形成紧密的展成运动，直到完成一对凹凸齿面的展成加工；

B62、完成一对凹凸齿面展成加工后，X轴部件9沿x轴负向运动进行退刀，齿坯37在分度机构1的驱动下进行分度，为下一对凹凸齿面加工做准备，退刀和分度完成以后，开始重复B61的加工动作，直到所有凹凸齿面均加工完成。

实施例三、如图5和图6所示，一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床，包括床身3和五自由度切削机构，床身3上设置有分度机构1，分度机构1是能够实现间歇的转动一定角度或移动一定距离的机构，可分为回转分度机构和直线分度机构，本发明采用回转分度机构，分度机构1上设置有三爪卡盘36，三爪卡盘36用于装夹齿坯37，三爪卡盘36的卡爪作用在齿坯37的外壁，使齿坯的内壁裸露，方便进行内圆弧齿线的加工，五自由度切削机构位于三爪卡盘36的一侧；五自由度切削机构包括X轴部件9、Z轴部件19、Y轴部件14、C轴部件24和偏转切削部件，X轴部件9滑动设置在床身3上，Z轴部件19滑动设置在X轴部件9上，Z轴部件19沿着三爪卡盘36的轴向移动，Y轴部件14滑动设置在Z轴部件19上，Y轴部件14的移动方向垂直于X轴部件9和Z轴部件19的移动方向，C轴部件24转动设置在Y轴部件14上，C轴部件24的转动轴线平行于三爪卡盘36的轴线，偏转切削部件转动设置在C轴部件24上，偏转切削部件的偏转轴线垂直于C轴部件24的转动轴线，床身3上开设有X向滑槽40，X向滑槽40内转动设置有X轴丝杠8，X轴丝杠8上螺纹套装有X向滑座，X轴部件9固定在X向滑座上，X轴丝杠8的一端传动连接X轴伺服电机7的输出轴，床身3上固定有X轴滑轨5，X轴滑轨5平行于X轴丝杠8，X轴部件9的底部固定有X轴滑块6，X轴滑块6滑动适配于X轴滑轨5；X轴部件9靠近三爪卡盘36的端面竖直开设有Z向滑槽41，Z向滑槽41内转动设置有Z轴丝杠18，Z轴丝杠18上螺纹套装有Z向滑座，Z轴部件19固定在Z向滑座上，Z轴丝杠18的一端传动连接Z轴伺服电机17的输出轴，X轴部件9上竖直固定有Z轴滑轨15，Z轴滑轨15上滑动适配有Z轴滑块16，Z轴滑块16固定于Z轴部件19；Z轴部件19靠近三爪卡盘36的端面竖直开设有Y向滑槽42，Y向滑槽42内转动设置有Y轴丝杠11，Y轴丝杠11上螺纹套装有Y向滑座，Y轴部件14固定在Y向滑座上，Y轴丝杠11的一端传动连接Y轴伺服电机10的输出轴，Z轴部件19上固定有Y轴滑轨13，Y轴滑轨13上滑动适配有Y轴滑块12，Y轴滑块12固定于Y轴部件14；Y轴部件14上呈上下间隔固定有两个支座43，C轴部件24的侧壁设置有连接体，连接体位于两个支座43之间，连接体通过C轴部件回转轴22与支座43转动连接，C轴部件回转轴22的底部安装有压紧螺母23，压紧螺母23与最下方的支座43接触，最上方的支座43上设置有C轴减速器21，C轴减速器21的输入轴传动连接C轴伺服电机20的输出轴，C轴减速器21的输出轴与C轴部件回转轴22的顶部传动连接，实施例三中五自由度切削机构的结构与实施例一中五自由度切削机构的结构相同，且驱动方式以及驱动方式均一致，在此不再赘述其运行过程；偏转切削部件包括旋转部件49和第三刀座50，C轴部件24的底部开设有安装槽，旋转部件49的顶部设置在安装槽内，旋转部件49通过回转轴51与C轴部件24转动连接，第三刀座50固定安装在旋转部件49上，第三刀座50靠近X轴部件9的端面安装有第三刀具54，旋转部件49上安装有减速器52，减速器52的输出轴传动连接回转轴51，减速器52的输入轴传动连接伺服电机53的输出轴，通过伺服电机53带动减速器52驱动，由减速器52降低伺服电机53的转速后传递给回转轴51，回转轴51带动旋转部件49转动，旋转部件49带动第三刀座50以及第三刀座50上的第三刀具54往复摆动，在加工过程中，Z轴部件19上下移动使第三刀具54往复移动产生主切削运动，同时X轴部件9、Y轴部件14、旋转部件49、C轴部件24进行联动，使第三刀具54与齿坯37进行精密的展成运动，完成圆弧齿线圆柱内齿轮的加工。

综上，实施例三与实施例一一样适用于大型圆弧齿线圆柱内齿轮的加工，与实施例一不同的是，实施例三中偏转切削部件采用电机进行驱动，以电机为动力源，通过电机驱动实现切削刀具的往复运动而产生主切削运动，能够实现圆弧齿线圆柱内齿轮的高精度展成加工。

因此，根据实际工况以及圆弧齿线圆柱内齿轮的尺寸选择合适结构的加工机床进行齿坯的加工。

如图7和图10所示，一种利用实施例三的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床的加工方法，包括以下步骤：

C1、复位加工机床，设置齿轮加工参数；齿轮加工参数包括加工齿数、齿轮模数、齿宽、切齿速度、回退速度、进给量等；

C2、设置上下料参数：X轴、Y轴和Z轴联动进给量，预设好对刀点；虚拟齿轮为与齿坯37进行啮合的虚拟齿轮，第三刀具54为虚拟齿轮上一个齿，虚拟齿轮几何中心位于o-x轴上， 为虚拟齿轮的分度圆半径，o-xyz为基准坐标系；对刀时要求第三刀具54刃口所在平面位于o-xy平面上，第三刀具54对称面位于过且与o-xy平面垂直的某一平面上，且第三刀具54内刃刃尖与齿坯37接触但不干涉；

C3、手动控制数控系统；通过控制X轴伺服电机7使X轴部件9移动，控制Y轴伺服电机10使Y轴部件14移动，控制Z轴伺服电机17使Z轴部件19移动，以将第三刀具54移到安全位置，为齿坯37的安装提供空间；

C4、对齿坯37进行安装；根据齿坯37的尺寸等相关参数对三爪卡盘36进行调整，使三爪卡盘36完成对齿坯37的定位和夹紧；

C5、启动偏转切削部件；设置第三刀具54所在虚拟齿轮的分度圆半径和伺服电机53转动速度，以带动旋转部件49进行往复偏转，使第三刀座50上的第三刀具54往复偏转对齿坯37进行加工；

C6、齿轮加工；其中齿轮加工包括以下步骤：

C61、数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机7、Y轴伺服电机10、Z轴伺服电机17、C轴伺服电机20以推动相应的轴部件运动，第三刀具54到达对刀点并开始切削，切削过程中，第三刀具54的对称面始终与半径为刀盘半径的圆相切，以保证第三刀具54的运动轨迹形成一个圆弧齿条，其中，半径为的圆为刀盘半径圆，其中心位于齿坯37中截面上，初始位置时刃口所在平面与齿坯37中截面平面共面，为回转轴51轴线到第三刀具54刃口平面的距离，为第三刀具54位于第 x个位置时第三刀具54刃口所在平面与刀盘半径圆交点到齿坯中截面的距离， 为第三刀具54位于第 x个位置时的旋转部件49转角，和为第三刀具54位于 x第个位置时C轴部件24在 y方向和 z方向移动距离，应满足：=asin(/)，= L _A (cos-1)+sin，= L _A sin +( sin tan – 1/cos +1)；切削时，数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机7、Y轴伺服电机10、Z轴伺服电机17、C轴伺服电机20、伺服电机53和分度机构1以驱动X轴部件9、Y轴部件14、Z轴部件19、C轴部件24、旋转部件49与齿坯37进行联动，实现齿坯37一对齿面的展成加工；建立o-xyz坐标系，为齿坯分度圆半径，虚拟齿轮为与齿坯37啮合的一假想齿轮（用于设计第三刀具54和齿坯37之间的展成运动），虚拟齿轮的分度圆和齿坯37的分度圆相切，第三刀具54为虚拟齿轮上的一个轮齿， 为加工时齿坯的旋转速度，为虚拟齿轮的角速度， A-A为第三刀具54刀盘半径圆的回转轴线，B-B为齿坯37的轴线；加工时，齿坯37在分度机构1的驱动下绕自身轴线B-B以角速度旋转，第三刀具54往复摆动产生切削运动，同时X轴伺服电机7驱动X轴部件9，Y轴伺服电机10驱动Y轴部件14，Z轴伺服电机17驱动Z轴部件19、C轴伺服电机20驱动C轴部件24，伺服电机53驱动旋转部件49，使第三刀具54在摆动的同时绕虚拟齿轮的轴线以角速度运动，第三刀具54和齿坯37之间形成紧密的展成运动，直到完成一对凹凸齿面的展成加工；

C62、完成一对凹凸齿面展成加工后，X轴部件9沿x轴负向运动进行退刀，齿坯37在分度机构1的驱动下进行分度，为下一对凹凸齿面加工做准备，退刀和分度完成以后，开始重复C61的加工动作，直到所有凹凸齿面均加工完成。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端” 、 “顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制；以及本领域普通技术人员可知，本发明所要达到的有益效果仅仅是在特定情况下与现有技术中目前的实施方案相比达到更好的有益效果，而不是要在行业中直接达到最优秀使用效果。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当理解本发明并非局限于本文所披露的形式，不应看作是对其他实施例的排除，而可用于各种其他组合、修改和环境，并能够在本文所述构想范围内，通过上述教导或相关领域的技术或知识进行改动。而本领域人员所进行的改动和变化不脱离本发明的精神和范围，则都应在本发明所附权利要求的保护范围内。

Claims (7)

1.一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床，其特征在于，包括床身（3）和五自由度切削机构，所述床身（3）上设置有分度机构（1），所述分度机构（1）上设置有三爪卡盘（36），所述五自由度切削机构位于所述三爪卡盘（36）的一侧；

所述五自由度切削机构包括X轴部件（9）、Z轴部件（19）、Y轴部件（14）、C轴部件（24）和偏转切削部件，所述X轴部件（9）滑动设置在所述床身（3）上，所述Z轴部件（19）滑动设置在所述X轴部件（9）上，所述Z轴部件（19）沿着所述三爪卡盘（36）的轴向移动，所述Y轴部件（14）滑动设置在所述Z轴部件（19）上，所述Y轴部件（14）的移动方向垂直于所述X轴部件（9）的移动方向，所述C轴部件（24）转动设置在所述Y轴部件（14）上，所述C轴部件（24）的转动轴线平行于所述三爪卡盘（36）的轴线，所述偏转切削部件转动设置在所述C轴部件（24）上，所述偏转切削部件的偏转轴线垂直于所述C轴部件（24）的转动轴线；

所述床身（3）上开设有X向滑槽（40），所述X向滑槽（40）内转动设置有X轴丝杠（8），所述X轴丝杠（8）上螺纹套装有X向滑座，所述X轴部件（9）固定在所述X向滑座上，所述X轴丝杠（8）的一端传动连接X轴伺服电机（7）的输出轴，所述床身（3）上固定有X轴滑轨（5），所述X轴滑轨（5）平行于所述X轴丝杠（8），所述X轴部件（9）的底部固定有X轴滑块（6），所述X轴滑块（6）滑动适配于所述X轴滑轨（5）；

所述X轴部件（9）靠近所述三爪卡盘（36）的端面竖直开设有Z向滑槽（41），所述Z向滑槽（41）内转动设置有Z轴丝杠（18），所述Z轴丝杠（18）上螺纹套装有Z向滑座，所述Z轴部件（19）固定在所述Z向滑座上，所述Z轴丝杠（18）的一端传动连接Z轴伺服电机（17）的输出轴，所述X轴部件（9）上竖直固定有Z轴滑轨（15），所述Z轴滑轨（15）上滑动适配有Z轴滑块（16），所述Z轴滑块（16）固定于所述Z轴部件（19）；

所述Z轴部件（19）靠近所述三爪卡盘（36）的端面竖直开设有Y向滑槽（42），所述Y向滑槽（42）内转动设置有Y轴丝杠（11），所述Y轴丝杠（11）上螺纹套装有Y向滑座，所述Y轴部件（14）固定在所述Y向滑座上，所述Y轴丝杠（11）的一端传动连接Y轴伺服电机（10）的输出轴，所述Z轴部件（19）上固定有Y轴滑轨（13），所述Y轴滑轨（13）上滑动适配有Y轴滑块（12），所述Y轴滑块（12）固定于所述Y轴部件（14）；

所述Y轴部件（14）上呈上下间隔固定有两个支座（43），所述C轴部件（24）的侧壁设置有连接体，所述连接体位于两个所述支座（43）之间，所述连接体通过C轴部件回转轴（22）与所述支座（43）转动连接，所述C轴部件回转轴（22）的底部安装有压紧螺母（23），所述压紧螺母（23）与最下方的所述支座（43）接触，最上方的所述支座（43）上设置有C轴减速器（21），所述C轴减速器（21）的输入轴传动连接C轴伺服电机（20）的输出轴，所述C轴减速器（21）的输出轴与所述C轴部件回转轴（22）的顶部传动连接；

所述偏转切削部件包括液压油缸（25）、推杆（27）、中间杆（29）、刀具转轴（31）和刀具悬臂（32），所述C轴部件（24）的顶部固定有安装板，所述液压油缸（25）竖直安装在所述安装板上，所述液压油缸（25）的伸缩轴与所述推杆（27）的一端铰接，所述推杆（27）的另一端与所述中间杆（29）的一端铰接，所述刀具转轴（31）转动连接在所述C轴部件（24）上，所述刀具转轴（31）的旋转轴线平行于所述X轴丝杠（8），所述中间杆（29）的另一端偏心铰接在所述刀具转轴（31）上，所述刀具悬臂（32）通过键连接在所述刀具转轴（31）上，所述刀具悬臂（32）位于所述C轴部件（24）与X轴部件（9）之间，所述刀具悬臂（32）上设置有第一刀具（35）。

2.根据权利要求1所述的一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床，其特征在于，所述刀具悬臂（32）靠近所述X轴部件（9）的端面开设有横向滑槽（44），所述横向滑槽（44）内滑动设置有刀座（33），所述第一刀具（35）安装在所述刀座（33）上，所述刀座（33）通过紧固螺栓（34）与所述刀具悬臂（32）连接。

3.一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床，其特征在于，包括床身（3）和五自由度切削机构，所述床身（3）上设置有分度机构（1），所述分度机构（1）上设置有三爪卡盘（36），所述五自由度切削机构位于所述三爪卡盘（36）的一侧；

所述五自由度切削机构包括X轴部件（9）、Z轴部件（19）、Y轴部件（14）、C轴部件（24）和偏转切削部件，所述X轴部件（9）滑动设置在所述床身（3）上，所述Z轴部件（19）滑动设置在所述X轴部件（9）上，所述Z轴部件（19）沿着所述三爪卡盘（36）的轴向移动，所述Y轴部件（14）滑动设置在所述Z轴部件（19）上，所述Y轴部件（14）的移动方向垂直于所述X轴部件（9）的移动方向，所述C轴部件（24）转动设置在所述Y轴部件（14）上，所述C轴部件（24）的转动轴线平行于所述三爪卡盘（36）的轴线，所述偏转切削部件转动设置在所述C轴部件（24）上，所述偏转切削部件的偏转轴线垂直于所述C轴部件（24）的转动轴线；

所述床身（3）上开设有X向滑槽（40），所述X向滑槽（40）内转动设置有X轴丝杠（8），所述X轴丝杠（8）上螺纹套装有X向滑座，所述X轴部件（9）固定在所述X向滑座上，所述X轴丝杠（8）的一端传动连接X轴伺服电机（7）的输出轴，所述床身（3）上固定有X轴滑轨（5），所述X轴滑轨（5）平行于所述X轴丝杠（8），所述X轴部件（9）的底部固定有X轴滑块（6），所述X轴滑块（6）滑动适配于所述X轴滑轨（5）；

所述X轴部件（9）靠近所述三爪卡盘（36）的端面竖直开设有Z向滑槽（41），所述Z向滑槽（41）内转动设置有Z轴丝杠（18），所述Z轴丝杠（18）上螺纹套装有Z向滑座，所述Z轴部件（19）固定在所述Z向滑座上，所述Z轴丝杠（18）的一端传动连接Z轴伺服电机（17）的输出轴，所述X轴部件（9）上竖直固定有Z轴滑轨（15），所述Z轴滑轨（15）上滑动适配有Z轴滑块（16），所述Z轴滑块（16）固定于所述Z轴部件（19）；

所述Z轴部件（19）靠近所述三爪卡盘（36）的端面竖直开设有Y向滑槽（42），所述Y向滑槽（42）内转动设置有Y轴丝杠（11），所述Y轴丝杠（11）上螺纹套装有Y向滑座，所述Y轴部件（14）固定在所述Y向滑座上，所述Y轴丝杠（11）的一端传动连接Y轴伺服电机（10）的输出轴，所述Z轴部件（19）上固定有Y轴滑轨（13），所述Y轴滑轨（13）上滑动适配有Y轴滑块（12），所述Y轴滑块（12）固定于所述Y轴部件（14）；

所述Y轴部件（14）上呈上下间隔固定有两个支座（43），所述C轴部件（24）的侧壁设置有连接体，所述连接体位于两个所述支座（43）之间，所述连接体通过C轴部件回转轴（22）与所述支座（43）转动连接，所述C轴部件回转轴（22）的底部安装有压紧螺母（23），所述压紧螺母（23）与最下方的所述支座（43）接触，最上方的所述支座（43）上设置有C轴减速器（21），所述C轴减速器（21）的输入轴传动连接C轴伺服电机（20）的输出轴，所述C轴减速器（21）的输出轴与所述C轴部件回转轴（22）的顶部传动连接；

所述偏转切削部件包括A轴部件（45）、A轴减速器（46）和A轴伺服电机（47），所述A轴部件（45）转动连接在所述C轴部件（24）上，所述C轴部件（24）的一端连接所述A轴减速器（46）的输出轴，所述A轴减速器（46）的输入轴与所述A轴伺服电机（47）的输出轴传动连接，所述A轴部件（45）的另一端安装有第二刀具（48）。

4.一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工机床，其特征在于，包括床身（3）和五自由度切削机构，所述床身（3）上设置有分度机构（1），所述分度机构（1）上设置有三爪卡盘（36），所述五自由度切削机构位于所述三爪卡盘（36）的一侧；

所述五自由度切削机构包括X轴部件（9）、Z轴部件（19）、Y轴部件（14）、C轴部件（24）和偏转切削部件，所述X轴部件（9）滑动设置在所述床身（3）上，所述Z轴部件（19）滑动设置在所述X轴部件（9）上，所述Z轴部件（19）沿着所述三爪卡盘（36）的轴向移动，所述Y轴部件（14）滑动设置在所述Z轴部件（19）上，所述Y轴部件（14）的移动方向垂直于所述X轴部件（9）的移动方向，所述C轴部件（24）转动设置在所述Y轴部件（14）上，所述C轴部件（24）的转动轴线平行于所述三爪卡盘（36）的轴线，所述偏转切削部件转动设置在所述C轴部件（24）上，所述偏转切削部件的偏转轴线垂直于所述C轴部件（24）的转动轴线；

所述床身（3）上开设有X向滑槽（40），所述X向滑槽（40）内转动设置有X轴丝杠（8），所述X轴丝杠（8）上螺纹套装有X向滑座，所述X轴部件（9）固定在所述X向滑座上，所述X轴丝杠（8）的一端传动连接X轴伺服电机（7）的输出轴，所述床身（3）上固定有X轴滑轨（5），所述X轴滑轨（5）平行于所述X轴丝杠（8），所述X轴部件（9）的底部固定有X轴滑块（6），所述X轴滑块（6）滑动适配于所述X轴滑轨（5）；

所述X轴部件（9）靠近所述三爪卡盘（36）的端面竖直开设有Z向滑槽（41），所述Z向滑槽（41）内转动设置有Z轴丝杠（18），所述Z轴丝杠（18）上螺纹套装有Z向滑座，所述Z轴部件（19）固定在所述Z向滑座上，所述Z轴丝杠（18）的一端传动连接Z轴伺服电机（17）的输出轴，所述X轴部件（9）上竖直固定有Z轴滑轨（15），所述Z轴滑轨（15）上滑动适配有Z轴滑块（16），所述Z轴滑块（16）固定于所述Z轴部件（19）；

所述Z轴部件（19）靠近所述三爪卡盘（36）的端面竖直开设有Y向滑槽（42），所述Y向滑槽（42）内转动设置有Y轴丝杠（11），所述Y轴丝杠（11）上螺纹套装有Y向滑座，所述Y轴部件（14）固定在所述Y向滑座上，所述Y轴丝杠（11）的一端传动连接Y轴伺服电机（10）的输出轴，所述Z轴部件（19）上固定有Y轴滑轨（13），所述Y轴滑轨（13）上滑动适配有Y轴滑块（12），所述Y轴滑块（12）固定于所述Y轴部件（14）；

所述Y轴部件（14）上呈上下间隔固定有两个支座（43），所述C轴部件（24）的侧壁设置有连接体，所述连接体位于两个所述支座（43）之间，所述连接体通过C轴部件回转轴（22）与所述支座（43）转动连接，所述C轴部件回转轴（22）的底部安装有压紧螺母（23），所述压紧螺母（23）与最下方的所述支座（43）接触，最上方的所述支座（43）上设置有C轴减速器（21），所述C轴减速器（21）的输入轴传动连接C轴伺服电机（20）的输出轴，所述C轴减速器（21）的输出轴与所述C轴部件回转轴（22）的顶部传动连接；

所述偏转切削部件包括旋转部件（49）和第三刀座（50），所述C轴部件（24）的底部开设有安装槽，所述旋转部件（49）的顶部设置在所述安装槽内，所述旋转部件（49）通过回转轴（51）与所述C轴部件（24）转动连接，所述第三刀座（50）固定安装在所述旋转部件（49）上，所述第三刀座（50）靠近所述X轴部件（9）的端面安装有第三刀具（54），所述旋转部件（49）上安装有减速器（52），所述减速器（52）的输出轴传动连接所述回转轴（51），所述减速器（52）的输入轴传动连接伺服电机（53）的输出轴。

5.一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工方法，利用权利要求2中的机床，其特征在于，包括以下步骤：

A1、复位加工机床，设置齿轮加工参数；齿轮加工参数包括加工齿数、齿轮模数、齿宽、切齿速度、回退速度、进给量；

A2、设置上下料参数；即X轴、Y轴和Z轴联动进给量，预设好对刀点；虚拟齿轮为与齿坯（37）进行啮合的虚拟齿轮，第一刀具（35）为虚拟齿轮上一个齿，虚拟齿轮几何中心位于O-X轴上, 为虚拟齿轮的分度圆半径，o-xyz为基准坐标系；对刀时要求第一刀具（35）刃口所在平面位于o-xy平面上，第一刀具（35）对称面位于过且与o-xy平面垂直的某一平面上，且第一刀具（35）内刃刃尖与齿坯（37）接触但不干涉；

A3、手动控制数控系统；通过控制X轴伺服电机（7）使X轴部件（9）移动，控制Y轴伺服电机（10）使Y轴部件（14）移动，控制Z轴伺服电机（17）使Z轴部件（19）移动，以将第一刀具（35）移到安全位置，为齿坯（37）的安装提供空间；

A4、对齿坯（37）进行安装；根据齿坯（37）的尺寸对三爪卡盘（36）进行调整，使三爪卡盘（36）完成对齿坯（37）的定位和夹紧；

A5、启动偏转切削部件；设置液压油缸（25）的往复运动速度，液压油缸（25）通过四杆机构推动第一刀具（35）往复摆动产生主切削运动，以启动圆弧齿线圆柱内齿轮的加工；

A6、齿轮加工；其中齿轮加工包括以下步骤：

A61、数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机（7）、Y轴伺服电机（10）、Z轴伺服电机（17）、C轴伺服电机（20）以推动相应的轴部件运动，第一刀具（35）到达对刀点并开始切削；切削时，数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机（7）、Y轴伺服电机（10）、分度机构（1）、C轴伺服电机（20）以驱动X轴部件（9）、Y轴部件（14）、C轴部件（24）与齿坯（37）进行联动，实现齿坯（37）一对齿面的展成加工；为齿坯分度圆半径，半径为的圆为刀盘半径圆，虚拟齿轮为与齿坯（37）啮合的一假想齿轮，虚拟齿轮的分度圆和齿坯（37）的分度圆相切，第一刀具（35）为虚拟齿轮上的一个轮齿，为加工时齿坯的旋转速度，齿坯分度圆切点处速度为，虚拟齿轮分度圆切点处速度为，为虚拟齿轮的角速度，A-A为第一刀具（35）的回转轴线，B-B为齿坯（37）的轴线；加工时，齿坯（37）在分度机构（1）的驱动下绕自身轴线B-B以角速度旋转，第一刀具（35）往复摆动产生切削运动，同时X轴伺服电机（7）驱动X轴部件（9），Y轴伺服电机（10）驱动Y轴部件（14），C轴伺服电机（20）驱动C轴部件（24），使第一刀具（35）绕虚拟齿轮的轴线以角速度运动，第一刀具（35）和齿坯（37）之间形成紧密的展成运动，直到完成一对凹凸齿面的展成加工；

A62、完成一对凹凸齿面展成加工后，X轴部件（9）沿x轴负向运动进行退刀，齿坯（37）在分度机构（1）的驱动下进行分度，为下一对凹凸齿面加工做准备；退刀和分度完成以后，开始重复A61的加工动作，直到所有凹凸齿面均加工完成。

6.一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工方法，利用权利要求3中的机床，其特征在于，包括以下步骤：

B1、复位加工机床，设置齿轮加工参数；齿轮加工参数包括加工齿数、齿轮模数、齿宽、切齿速度、回退速度、进给量；

B2、设置上下料参数：X轴、Y轴和Z轴联动进给量，预设好对刀点；虚拟齿轮为与齿坯（37）进行啮合的虚拟齿轮，第二刀具（48）为虚拟齿轮上一个齿，虚拟齿轮几何中心位于o-x轴上, 为虚拟齿轮的分度圆半径，o-xyz为基准坐标系；对刀时要求第二刀具（48）刃口所在平面位于o-xy平面上，第二刀具（48）对称面位于过且与o-xy平面垂直的某一平面上，且第二刀具（48）内刃刃尖与齿坯（37）接触但不干涉；

B3、手动控制数控系统；通过控制X轴伺服电机（7）使X轴部件（9）移动，控制Y轴伺服电机（10）使Y轴部件（14）移动，控制Z轴伺服电机（17）使Z轴部件（19）移动，以将第二刀具（48）移到安全位置，为齿坯（37）的安装提供空间；

B4、对齿坯（37）进行安装；根据齿坯（37）的尺寸对三爪卡盘（36）进行调整，使三爪卡盘（36）完成对齿坯（37）的定位和夹紧；

B5、启动偏转切削部件；设置第二刀具（48）所在虚拟齿轮的分度圆半径以及A轴伺服电机（47）转动速度，以带动A轴部件（45）进行往复偏转，使A轴部件（45）上的第二刀具（48）往复偏转对齿坯（37）进行加工；

B6、齿轮加工；其中齿轮加工包括以下步骤：

B61、数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机（7）、Y轴伺服电机（10）、Z轴伺服电机（17）、C轴伺服电机（20）以推动相应的轴部件运动，第二刀具（48）到达对刀点并开始切削；切削过程中，第二刀具（48）的对称面始终与半径为刀盘半径的圆相切，以保证第二刀具（48）的运动轨迹形成一个圆弧齿条，其中，半径为的圆为刀盘半径圆，其中心位于齿坯（37）的中截面上；初始位置时刃口所在平面与齿坯（37）的中截面平面共面；为第二刀具（48）位于第i个位置时，第二刀具（48）刃口所在平面与刀盘半径圆交点到齿坯中截面的距离，为第二刀具（48）位于第i个位置时的A轴部件（45）转角，和为第二刀具（48）位于第i个位置时C轴部件（24）移动在y方向和z方向移动距离；应满足：=asin(/R _c )，=，=(1-cos) R _c ；切削时，数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机（7）、Y轴伺服电机（10）、Z轴伺服电机（17）、C轴伺服电机（20）、A轴伺服电机（47）和分度机构（1）以驱动对应的X轴部件（9）、Y轴部件（14）、Z轴部件（19）、C轴部件（24）、A轴部件（45）与齿坯（37）进行联动，实现齿坯（37）一对齿面的展成加工；建立o-xyz坐标系，R _g 为齿坯分度圆半径，虚拟齿轮为与齿坯（37）啮合的一假想齿轮，虚拟齿轮的分度圆和齿坯（37）的分度圆相切，第二刀具（48）为虚拟齿轮上的一个轮齿， w为加工时齿坯（37）的旋转速度，为虚拟齿轮的角速度， A-A为第二刀具（48）的刀盘半径圆回转轴线，B-B为齿坯（37）的轴线；加工时，齿坯（37）在分度机构（1）的驱动下绕自身轴线B-B以角速度w旋转，第二刀具（48）往复摆动产生切削运动，同时X轴伺服电机（7）驱动X轴部件（9），Y轴伺服电机（10）驱动Y轴部件（14），Z轴伺服电机（17）驱动Z轴部件（19）、C轴伺服电机（20）驱动C轴部件（24），A轴伺服电机（47）驱动A轴部件（45），使第二刀具（48）在摆动的同时绕虚拟齿轮的轴线以角速度运动，第二刀具（48）和齿坯（37）之间形成紧密的展成运动，直到完成一对凹凸齿面的展成加工；

B62、完成一对凹凸齿面展成加工后，X轴部件（9）沿x轴负向运动进行退刀，齿坯（37）在分度机构（1）的驱动下进行分度，为下一对凹凸齿面加工做准备，退刀和分度完成以后，开始重复B61的加工动作，直到所有凹凸齿面均加工完成。

7.一种用于圆弧齿线圆柱内齿轮的加工方法，利用权利要求4中的机床，其特征在于，包括以下步骤：

C1、复位加工机床，设置齿轮加工参数；齿轮加工参数包括加工齿数、齿轮模数、齿宽、切齿速度、回退速度、进给量；

C2、设置上下料参数：X轴、Y轴和Z轴联动进给量，预设好对刀点；虚拟齿轮为与齿坯（37）进行啮合的虚拟齿轮，第三刀具（54）为虚拟齿轮上一个齿，虚拟齿轮几何中心位于o-x轴上, 为虚拟齿轮的分度圆半径，o-xyz为基准坐标系；对刀时要求第三刀具（54）刃口所在平面位于o-xy平面上，第三刀具（54）对称面位于过且与o-xy平面垂直的某一平面上，且第三刀具（54）内刃刃尖与齿坯（37）接触但不干涉；

C3、手动控制数控系统；通过控制X轴伺服电机（7）使X轴部件（9）移动，控制Y轴伺服电机（10）使Y轴部件（14）移动，控制Z轴伺服电机（17）使Z轴部件（19）移动，以将第三刀具（54）移到安全位置，为齿坯（37）的安装提供空间；

C4、对齿坯（37）进行安装；根据齿坯（37）的尺寸对三爪卡盘（36）进行调整，使三爪卡盘（36）完成对齿坯（37）的定位和夹紧；

C5、启动偏转切削部件；设置第三刀具（54）所在虚拟齿轮的分度圆半径和伺服电机（53）转动速度，以带动旋转部件（49）进行往复偏转，使第三刀座（50）上的第三刀具（54）往复偏转对齿坯（37）进行加工；

C6、齿轮加工；其中齿轮加工包括以下步骤：

C61、数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机（7）、Y轴伺服电机（10）、Z轴伺服电机（17）、C轴伺服电机（20）以推动相应的轴部件运动，第三刀具（54）到达对刀点并开始切削，切削过程中，第三刀具（54）的对称面始终与半径为刀盘半径的圆相切，以保证第三刀具（54）的运动轨迹形成一个圆弧齿条，其中，半径为的圆为刀盘半径圆，其中心位于齿坯（37）中截面上，初始位置时刃口所在平面与齿坯（37）中截面平面共面，为回转轴（51）轴线到第三刀具（54）刃口平面的距离，为第三刀具（54）位于第x个位置时第三刀具（54）刃口所在平面与刀盘半径圆交点到齿坯中截面的距离，为第三刀具（54）位于第x个位置时的旋转部件（49）转角，和为第三刀具（54）位于x第个位置时C轴部件（24）在y方向和z方向移动距离，应满足：=asin(/)，=L _A (cos-1)+sin，= L _A sin +(sin tan – 1/cos +1)；切削时，数控系统发出脉冲信号给X轴伺服电机（7）、Y轴伺服电机（10）、Z轴伺服电机（17）、C轴伺服电机（20）、伺服电机（53）和分度机构（1）以驱动X轴部件（9）、Y轴部件（14）、Z轴部件（19）、C轴部件（24）、旋转部件（49）与齿坯（37）进行联动，实现齿坯（37）一对齿面的展成加工；建立o-xyz坐标系，为齿坯分度圆半径，虚拟齿轮为与齿坯（37）啮合的一假想齿轮，虚拟齿轮的分度圆和齿坯（37）的分度圆相切，第三刀具（54）为虚拟齿轮上的一个轮齿，为加工时齿坯的旋转速度，为虚拟齿轮的转角，A-A为第三刀具（54）刀盘半径圆的回转轴线，B-B为齿坯（37）的轴线；加工时，齿坯（37）在分度机构（1）的驱动下绕自身轴线B-B以角速度旋转，第三刀具（54）往复摆动产生切削运动，同时X轴伺服电机（7）驱动X轴部件（9），Y轴伺服电机（10）驱动Y轴部件（14），Z轴伺服电机（17）驱动Z轴部件（19）、C轴伺服电机（20）驱动C轴部件（24），伺服电机（53）驱动旋转部件（49），使第三刀具（54）在摆动的同时绕虚拟齿轮的轴线以角速度运动，第三刀具（54）和齿坯（37）之间形成紧密的展成运动，直到完成一对凹凸齿面的展成加工；

C62、完成一对凹凸齿面展成加工后，X轴部件（9）沿x轴负向运动进行退刀，齿坯（37）在分度机构（1）的驱动下进行分度，为下一对凹凸齿面加工做准备，退刀和分度完成以后，开始重复C61的加工动作，直到所有凹凸齿面均加工完成。

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