CN102151912A

CN102151912A - 内齿轮副振动研磨机

Info

Publication number: CN102151912A
Application number: CN 201010615787
Authority: CN
Inventors: 黄恺; 张艳冬; 安继业
Original assignee: Liaoning University of Technology
Current assignee: Liaoning University of Technology
Priority date: 2010-12-31
Filing date: 2010-12-31
Publication date: 2011-08-17
Anticipated expiration: 2030-12-31
Also published as: CN102151912B

Abstract

一种内齿轮副振动研磨机，整机采用三梁四柱框架结构，主要运动即外齿轮行星回转和内齿轮轴向振动分别由两部分装置完成。外齿轮在电机——同步带驱动下绕内齿轮轴线公转，同时在与内齿轮的啮合作用下绕自身轴线自转；内齿轮固定在振动平台上，由电机、同步带、偏心机构带动做轴向高频振动。内、外齿轮在啮合及振动作用下，齿面相对滑动，引入研磨剂后可实现齿面的相对研磨。内外齿轮副作啮合运动，同时完成内外齿轮的精加工，不必分别磨齿加工；引入内外齿轮相对轴向高频振动，使研磨加工效果大为改善；由调整机构实现内外齿面的弹性接触，接触压力可调，且两侧齿面同时接触研磨，加工效率可大幅度提高。

Description

内齿轮副振动研磨机

所属技术领域

本发明专利涉及一种机械加工设备，一种能对内齿轮副实施齿面研磨加工的机床。

背景技术

内齿轮的齿面精加工是个至今未能很好解决的问题，目前一般均采用插齿后高频淬火或氮化，插齿本身精度及热处理变形都使内齿轮最终精度受到限制。

对此，国外采用热处理后成型磨齿方案，其机床价格极其昂贵。国内也有关于成型磨齿机床研究方面的报道，但尚未见到这类机床投入市场。这种成型磨齿机床存在两大问题，第一是加工工艺及机床运动复杂，机床分度精度以及砂轮的修型都对机床结构和制造精度提出很高要求，且砂轮磨损及由此引起的精度保持问题都会对该加工方案的实施构成较大负面影响；第二也是最大问题是受砂轮及磨头体积限制，尺寸较小的内齿无法加工。

另有文献提出所谓共轭硬齿面内齿轮磨齿法，其实质是将插齿机的插齿刀换成硬齿面砂轮比如立方氮化硼砂轮，对内齿轮进行往复式磨削加工，显然砂轮的制造成本、砂轮精度以及磨损问题都难以解决。

还有采用剃齿法对内齿轮硬齿面进行精加工，但剃齿刀的制造、刀具磨损等问题都使得该方案难以推广。

硬齿面内齿轮电火花加工是另一种解决方案，其基本思想是将内齿作为工件电极,而设计制作特定的外齿轮作为工具电极，两电极在外力作用下作啮合运动，同时提供轴向相对运动，中心距方向伺服进给，保持放电间隙。显然，这一方案机床结构及运动复杂，工具电极的精度及磨损都是问题。

发明内容

本发明的目的在于，解决上述所存在的问题，采用内齿轮副啮合运动、同时内外齿轮轴向相对高频振动研磨的工艺措施，使内外齿轮同时完成精加工。整个机床结构及运动十分简单，成本低廉，且齿轮副尺寸不受限制的内齿轮副振动研磨机。

本发明的技术方案是：整机采用三梁四柱框架结构，主要运动即外齿轮行星回转和内齿轮轴向振动分别由两部分装置完成。外齿轮在电机——同步带驱动下绕内齿轮轴线公转，同时在与内齿轮的啮合作用下绕自身轴线自转；内齿轮固定在振动平台上，由电机、同步带、偏心机构带动做轴向高频振动。内、外齿轮在啮合及振动作用下，齿面相对滑动，引入研磨剂后可实现齿面的相对研磨。

下平台、中间平台和上平台由4根立柱连接构成机床框架。下平台上安装有电机座，其上固定有电机。电机轴端安装有长轴，其中间装有齿轮且端部又装有同步带轮。另有短轴经轴承支撑在电机座上，其中间装有与齿轮相啮合的齿轮，端部又装有另一同步带轮。两个同步带轮经两根同步带与两根离心转轴上的同步带轮相连，离心转轴通过轴承支撑在两组轴承座上，其两端分别装有滑块座，滑块座内装有调整块，由滑块座两端的螺钉调整其位置并锁紧，调整块的水平轴上套有圆盘。圆盘相对离心转轴的偏心量可通过螺钉调节。而两组轴承座则固定在振动座板上。振动座板上安装有4根导向杆，穿过4个安装于中间平台上的直线轴承与振动平台固连，另外，简支梁两端通过两个端支撑固定在中间平台上，而其中部则经由中间支撑固定在振动座板上。

整个回转组件安装在上平台上，用以实现外齿轮行星回转运动以及上下位置的调整，其中电机安装在电机座板上，而电机座板安装在外套上。电机轴端装有同步带轮，经同步带传动同步带轮，而同步带轮则通过带轮连接板与带有偏心孔的中套固连；中套通过轴承支撑在外套的中心孔内，其偏心孔内又装有同样带有偏心孔的内套，内套与中套动配合因此可相对中套转动；内套的偏心孔内通过轴承和轴承装有主轴，可相对内套自由转动，其下部通过圆螺母相对轴承轴向锁紧，内套上端安装有内套堵，其上又固连有挡盖，挡盖上的止口使得整个内套连同其内部的主轴相对带轮连接板进而相对中套实现轴向定位。轴承盖通过螺钉固定在外套上。

挡盖的中心圆孔内装有方头扳手，其下端的方头穿入内套堵上的方孔内，方头扳手上开有一矩形孔，孔内穿有一转臂；带轮连接板上通过螺栓固连一个螺杆座，其上开有螺孔并装有紧定螺钉，紧定螺钉前端顶住转臂一端。

座套固定安装在上平台中间的圆孔内，其左侧螺孔内装有紧定螺钉；外套装在座套的孔内，其右侧下方装有螺母套；丝杠下端的轴颈卡在限位盘的孔内轴向定位但可以旋转，限位盘通过螺钉紧固在上平台下面，丝杠上部与螺母套相配合。旋动丝杠可以调整外套相对座套的上下位置以适应不同工件的加工高度，调整好后，旋紧紧定螺钉固定外套。

本发明的运动的实现方式及有益效果，本方案引入内外齿轮轴向相对高频振动，使主运动转化为齿面轴向滑动，突破了单纯依靠啮合滑动所造成的局限性。

外齿轮行星回转运动的实现方式如下：由电机经同步齿形带传动带动具有偏心孔的中套旋转；同样带有偏心孔的内套装在中套的偏心孔内，随同中套一起旋转；由于内套相对中套可以转动，因而总的偏心量为两个偏心量的矢量和，可以调整，从而适应不同偏心距的内外齿啮合情况；中套的旋转即实现了行星回转运动中的公转，也就是外齿轮轴线绕内齿轮轴线的旋转；内套偏心孔中装有主轴，由轴承支撑可相对内套自由回转，外齿轮就安装在主轴上，这样一来，当外齿轮公转时，将与内齿轮啮合，在内齿轮的作用下绕自身轴线强制回转，即实现了外齿轮自转。有调整机构迫使内套相对中套转动，产生使总偏心量增大的趋势，从而使得内外齿轮齿面靠严并具有所需要的齿面压力。

内齿轮沿轴向高频振动的实现方式如下：由电机经齿轮和同步齿形带传动带动两根平行轴作相向回转，轴两端分别设有一对偏心安装的圆盘，回转过程中圆盘产生的离心力沿水平方向的分力相互抵消，而垂直分力叠加形成振动源。该振动经一块振动座板传给振动平台，内齿轮就安装在振动平台上。一根简支梁两端固定，中间与座板连接，用作弹簧。

本发明专利的有益效果是，内外齿轮副作啮合运动，同时完成内外齿轮的精加工，不必分别磨齿加工；引入内外齿轮相对轴向高频振动，使研磨加工效果大为改善；由调整机构实现内外齿面的弹性接触，接触压力可调，且两侧齿面同时接触研磨，加工效率可大幅度提高。

附图说明

图1是本发明专利的主视图；图2是左视图；图3为图2的A-A剖视图；图4为回转运动组件的部装图；图5是图4的K向局部视图。

具体实施方式

下面结合附图1~5详细说明：内齿轮轴向振动的实现见图1、2、3。下平台1、中间平台4和上平台8由4根立柱2连接构成机床框架。下平台1上安装有电机座14，其上固定有电机13。电机13轴端安装有长轴17，其中间装有齿轮18且端部又装有同步带轮22。另有短轴21经轴承20支撑在电机座14上，其中间装有与齿轮18相啮合的齿轮19，端部又装有另一同步带轮22。两个同步带轮22经两根同步带3与两根离心转轴23上的同步带轮22相连，离心转轴23通过轴承28支撑在两组轴承座29上，其两端分别装有滑块座27，滑块座27内装有调整块26，由滑块座27两端的螺钉25调整其位置并锁紧，调整块26的水平轴上套有圆盘24。圆盘24相对离心转轴19的偏心量可通过螺钉25调节。而两组轴承座29则固定在振动座板30上。振动座板30上安装有4根导向杆6，穿过4个安装于中间平台4上的直线轴承5，与振动平台7固连，振动平台7上装有被加工内齿轮11。另外，简支梁15两端通过两个端支撑12固定在中间平台4上，而其中部则经由中间支撑16固定在振动座板30上。

当电机13转动时，经两根同步齿形带3分别传动两根离心转轴23作相向回转，两组偏心安装的圆盘24回转产生的离心力沿水平方向的分力相互抵消，而垂直分力叠加形成振动源。振动座板30、振动平台7连同其上的被加工内齿轮11在圆盘24离心力作用下做上下高频振动，简支梁15则起到弹簧作用。

整个回转组件9安装在上平台8上，用以实现外齿轮行星回转运动以及上下位置的调整，具体实现方式见图4、5。其中电机47安装在电机座板48上，而电机座板48安装在外套35上。电机轴端装有同步带轮49，经同步带50传动同步带轮42，而同步带轮42则通过带轮连接板43与带有偏心孔的中套38固连；中套38通过轴承31支撑在外套35的中心孔内，其偏心孔内又装有同样带有偏心孔的内套39，内套39与中套38动配合因此可相对中套38转动；内套39的偏心孔内通过轴承32和轴承44装有主轴40，可相对内套39自由转动，其下部通过圆螺母37相对轴承32轴向锁紧，下端面由螺钉33与被加工外齿轮10相连接。内套39上端安装有内套堵46，其上又固连有挡盖45，挡盖45上的止口使得整个内套39连同其内部的主轴40相对带轮连接板43进而相对中套38实现轴向定位。轴承盖41通过螺钉固定在外套35上。

挡盖45的中心圆孔内装有方头扳手59，其下端的方头穿入内套堵46上的方孔内，方头扳手59上开有一矩形孔，孔内穿有一转臂58；带轮连接板43上通过螺栓55固连一个螺杆座56，其上开有螺孔并装有紧定螺钉57，紧定螺钉57前端顶住转臂58一端。

电机47转动时，通过同步带轮49、同步带50带动同步带轮42，进而带动中套38回转，结果内套39随之旋转；内套39上偏心孔的轴线亦即主轴40的轴线将围绕轴承31的轴线亦即外套38的轴线作公转。主轴40下端的被加工外齿轮10在随之公转的同时，在与内齿轮啮合作用下被强制自转，并带动主轴40一起转动。

旋紧紧定螺钉57将会顶住并迫使转臂58转动从而带动方头扳手59乃至内套堵46一起转动，结果使得内套46相对中套38转动，这样一来主轴40轴线相对轴承31轴线的总偏心量为中套38与内套39两个偏心孔偏心量的矢量和。改变内套39相对于中套38的角度可调整总偏心量从而适应不同偏心距的内外齿轮副，而调整紧定螺钉57可以使内外齿轮双侧齿面接触并形成所需要的齿面接触正压力。

座套34固定安装在上平台8中间的圆孔内，其左侧螺孔内装有紧定螺钉36；外套38装在座套34的孔内，其右侧下方装有螺母套51；丝杠52下端的轴颈卡在限位盘53的孔内轴向定位但可以旋转，限位盘53通过螺钉54紧固在上平台8下面，丝杠52上部与螺母套51相配合。旋动丝杠可以调整外套38相对座套34的上下位置以适应不同工件的加工高度，调整好后，旋紧紧定螺钉36固定外套38。

Claims

1.一种内齿轮副振动研磨机，其特征在于，整机采用三梁四柱框架结构，主要运动即外齿轮行星回转和内齿轮轴向振动分别由两部分装置完成；外齿轮在电机、同步带驱动下绕内齿轮轴线公转，同时在与内齿轮的啮合作用下绕自身轴线自转；内齿轮固定在振动平台上，由电机、同步带、偏心机构带动做轴向高频振动；

内、外齿轮在啮合及振动作用下，齿面相对滑动，引入研磨剂后可实现齿面的相对研磨；

下平台、中间平台和上平台由4根立柱连接构成机床框架；下平台上安装有电机座，其上固定有电机；电机轴端安装有长轴，其中间装有齿轮且端部又装有同步带轮；另有短轴经轴承支撑在电机座上，其中间装有与齿轮相啮合的齿轮，端部又装有另一同步带轮；两个同步带轮经两根同步带与两根离心转轴上的同步带轮相连，离心转轴通过轴承支撑在两组轴承座上，其两端分别装有滑块座，滑块座内装有调整块，由滑块座两端的螺钉调整其位置并锁紧，调整块的水平轴上套有圆盘；圆盘相对离心转轴的偏心量可通过螺钉调节；而两组轴承座则固定在振动座板上；振动座板上安装有4根导向杆，穿过4个安装于中间平台上的直线轴承与振动平台固连，另外，简支梁两端通过两个端支撑固定在中间平台上，而其中部则经由中间支撑固定在振动座板上；

整个回转组件安装在上平台上，用以实现外齿轮行星回转运动以及上下位置的调整，其中电机安装在电机座板上，而电机座板安装在外套上；

电机轴端装有同步带轮，经同步带传动同步带轮，而同步带轮则通过带轮连接板与带有偏心孔的中套固连；中套通过轴承支撑在外套的中心孔内，其偏心孔内又装有同样带有偏心孔的内套，内套与中套动配合因此可相对中套转动；内套的偏心孔内通过轴承和轴承装有主轴，可相对内套自由转动，其下部通过圆螺母相对轴承轴向锁紧，内套上端安装有内套堵，其上又固连有挡盖，挡盖上的止口使得整个内套连同其内部的主轴相对带轮连接板进而相对中套实现轴向定位；轴承盖通过螺钉固定在外套上；

挡盖的中心圆孔内装有方头扳手，其下端的方头穿入内套堵上的方孔内，方头扳手上开有一矩形孔，孔内穿有一转臂；带轮连接板上通过螺栓固连一个螺杆座，其上开有螺孔并装有紧定螺钉，紧定螺钉前端顶住转臂一端；

座套固定安装在上平台中间的圆孔内，其左侧螺孔内装有紧定螺钉；外套装在座套的孔内，其右侧下方装有螺母套；丝杠下端的轴颈卡在限位盘的孔内轴向定位但可以旋转，限位盘通过螺钉紧固在上平台下面，丝杠上部与螺母套相配合；旋动丝杠可以调整外套相对座套的上下位置以适应不同工件的加工高度，调整好后，旋紧紧定螺钉固定外套。