CN102962771A - 用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，构成包括调整底座（1），调整底座（1）上设有转座（2），转座（2）上经心轴（4）设有旋转座（3），旋转座（3）的上下位置相对设有可调顶尖（17）和固定顶尖（12），可调顶尖（17）和固定顶尖（12）之间设有摆架（15），摆架（15）的中部设有金刚石（5）。本发明能保证修整砂轮圆弧面形状精度及尺寸精度，调整及使用方便，安全可靠。

Description

用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具

技术领域

本发明涉及一种修整夹具，特别是一种用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具。

背景技术

传统的花键磨床砂轮修整夹具是针对加工矩形花键而设计的砂轮休整器，其修整的砂轮形状，无法对花键轴径向方向的圆弧槽进行加工。花键磨床砂轮修整器在花键径向方向上加工等分的圆弧形槽时，需要将砂轮修整成R型圆弧面。目前使用的花键磨床砂轮修整器无法保证修整砂轮圆弧面形状精度及尺寸精度，其次，调整性能较差，无法实现横向、纵向调整；而且加工过程中调节的时间较长，使用较为不便。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具。本发明能保证修整砂轮圆弧面形状精度及尺寸精度，精度高，调整及使用方便，安全可靠。

本发明的技术方案：用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：包括调整底座，调整底座上设有转座，转座上经心轴设有旋转座，旋转座的上下位置相对设有可调顶尖和固定顶尖，可调顶尖和固定顶尖之间设有摆架，摆架的中部设有金刚石。

前述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具中，所述的调整底座包括支架，支架上设有底板，底板经燕尾槽定位设有调整板，底板和调整板之间设有楔块定位，调整板上设有调整机构。

前述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具中，所述调整机构包括经螺钉固定在底板上的支板，支板上设有连接调整板的球头螺钉，球头螺钉的外端设有螺母。

前述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具中，所述的调整板经旋转基准轴连接转座的一端，转座的另一端设有基准轴。

前述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具中，所述的旋转座上设有衬套，衬套内设置心轴，心轴的下部插在转座内并用销子定位，心轴的上部设有蝶形螺母。

前述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具中，所述的可调顶尖经内螺纹衬套设置在旋转座的上部。

前述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具中，所述的金刚石经可调机构设置在摆架上。

前述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具中，所述的可调结构包括经微调螺母设置在摆架上的中空螺杆，中空螺杆内设置金刚石。

前述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具中，所述的转座内设有偏心轴，偏心轴上设有连接旋转座的拉紧楔块，偏心轴的外端连接有手柄。

与现有技术相比，本发明通过可调顶尖和固定顶尖夹紧带金刚石的摆架，固定可靠稳定，能保证修整砂轮圆弧面形状精度及尺寸精度，并通过调整底座、转座和旋转座的调整，实现横向、纵向的调整，大大方便操作者。其中，调整底座采用燕尾槽进行定位并用楔块紧固，能提高安装精度，保证加工质量；调整板侧面的螺母可进行调整板的前后移动，方便加工；转座两端的旋转基准轴和基准轴能进行基准对位，进一步提高精度；心轴上的蝶形螺母可进行对旋转座的固定，方便使用，还采用拉紧楔块对旋转座进行再次固定，保证使用及固定安全；通过将金刚石固定在中空螺杆，中空螺杆可进行粗调，并在中空螺杆上通过微调螺母进行微调，从而提高调节性能，提高产品质量，能加工高精度产品。本发明具有高精度、使用方便快捷安全，适用范围广，主要用于修整加工渐开线型面花键的砂轮。

通过实验可得出，采用本发明加工出的渐开线花键齿形误差和齿向误差均达到了10-3（0.001）数量级。

本发明的另一功能是具有正弦台的作用，即抬起转座及转座上相关的部件，均绕着旋转基准轴上下旋转，金刚石是由多个菱形面构成的，当金刚石笔经多次修磨砂轮后，金刚石的棱角会磨损、便产生圆弧，修磨砂轮时不锋利，那么在基准轴下垫上一定数值的块规，此时金刚石笔就与水平面形成一定的角度，金刚石的另一个棱便是高点，很锋利，又可修整砂轮型面，这过程可来回操作，金刚石可长时间的使用，大幅降低了使用成本。

附图说明

图1是本发明的结构图；

图2是图1的剖视图；

图3是图1中的Ⅰ-Ⅰ结构示意图；

图4是本发明实施例中的渐开线型面取三点图；

图5是本发明实施例中的计算拟合圆弧的位置和半径图；

图6是本发明实施例中的计算量棒间距M值图。

附图中的标记为：1-调整底座，2-转座，3-旋转座，4-心轴，5-金刚石，6-支架，7-底板，8-楔块，9-固定螺钉，10-调整板，11-基准轴，12-固定顶尖，13-微调螺母，14-拉紧楔块，15-摆架，16-内螺纹衬套，17-可调顶尖，18-中空螺杆，19-蝶形螺母，20-衬套，21-销子，22-旋转基准轴，23-螺钉，24-球头螺钉，25-螺母，26-支板，27-手柄，28-偏心轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例。用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，构成如图1-3所示，包括调整底座1，调整底座1上设有转座2，转座2上经心轴4设有旋转座3，旋转座3的上下位置相对设有可调顶尖17和固定顶尖12，可调顶尖17和固定顶尖12之间设有摆架15，摆架15的中部设有金刚石5。

所述的调整底座1包括支架6，支架6上设有底板7，底板7经燕尾槽定位设有调整板10，底板7和调整板10之间设有楔块8定位，调整板10上设有调整机构。所述的楔块8和调整板10之间可通过固定螺钉9进行固定连接。

所述调整机构包括经螺钉23固定在底板7上的支板26，支板26上设有连接调整板10的球头螺钉24，球头螺钉24的外端设有螺母25。

所述的调整板10经旋转基准轴22连接转座2的一端，转座2的另一端设有基准轴11。

所述的旋转座3上设有衬套20，衬套20内设置心轴4，心轴4的下部插在转座2内并用销子21定位，心轴4的上部设有蝶形螺母19。

所述的可调顶尖17经内螺纹衬套16设置在旋转座3的上部。

所述的金刚石5经可调机构设置在摆架15上。

所述的可调结构包括经微调螺母13设置在摆架15上的中空螺杆18，中空螺杆18内设置金刚石5。

所述的转座2内设有偏心轴28，偏心轴28上设有连接旋转座3的拉紧楔块14，偏心轴28的外端连接有手柄27。

本发明工作原理如下：调整螺钉顶紧旋转座，将摆架上的S*值加上由程序得出的圆弧半径R，通过微调螺母调整金刚石的尖点，使尖点到T面的尺寸＝（S*+R）,将偏心轴28上的止动螺钉拧紧,旋转摆架，将砂轮左型面修整好后，同理，再将H值块规放入右边的φ6与φ10圆柱中，调整螺钉顶紧旋转座，旋转摆架，将砂轮右型面修整成型，便可直接将零件型面磨出。

通过本发明可实现用圆弧拟合渐开线加工渐开线型面花键的方法，用圆弧近似代替渐开线齿型重合造型，并将造型误差控制在很小范围内。若标准渐开线花键中，在渐开线型面上取三点，大径(齿顶圆)、分度圆、小径（齿根圆）,过这三点作圆弧，用圆弧来拟合渐开线，由于圆弧拟合渐开线后在齿型上会产生误差，若超过了渐开线的齿型误差的允许值，则大径及小径上的两点应采用其它值；若是变位的渐开线花键，应经过修整后，再取三点，然后再重新计算，直到不超过为止，而这三点的坐标值、圆心坐标值及圆弧半径的计算过程，用VB程序语言在计算机上编程，由计算机算出结果，建立参数对象的可视化界面，只需输入渐开线花键参数：模数(m)、齿数（z）、压力角（α）、分度圆弧齿厚（或齿槽宽）、大径（Dmax）、小径（Dmin）、滚棒直径（dp），即可得出三点的坐标值、圆心坐标值、圆弧半径、量棒间距。用它来修整砂轮型面，得出的型面为圆弧，近似代替渐开线型面，直接能将零件加工出来。

具体方法如下：

如图4所示，在渐开线整个型面上取三点，距基圆越近的点其曲率半径越小，在齿根圆上记为第1点，距基圆越远的点，其曲率半径越大，在齿顶圆上记为第3点，第2点为分度圆上的点，由第1点到第2点的曲率半径由小变大。由于圆弧上各点的曲率半径相同，因此，若选取一个曲率半径大于第1点，而小于第3点的圆弧与渐开线齿型曲线拟合造型，会出现三个交点和两个拟合极值误差，△_1-2、△_2-3、为了达到最优拟合，提高造型精度，需要不断地改变三个交点的位置，使△_1-2＝－△_2-3，并据此进行优化计算。图4中所示坐标，拟合时，设拟合圆弧方程为：（χ_i－χ）²+(y_i－y)²=R^2, ，则拟合极值误差为：

，(i=1,2,R为拟合圆弧半径)，(χ,Y)－拟合圆弧的圆心坐标，（χ_i，Y_i）－渐开线花键型面曲线拟合极值误差处的坐标， ${x^{\′}}_{1-2}=x-\sqrt{R^2-{(y_{1-2}-y)}^2}$ ， ${x^{\′}}_{2-3}=x-\sqrt{R^2-{(y_{2-3}-y)}^2}$ ，在点P_1-2和P_2-3处的误差值分别为： ${\mathrm{\Δ}}_{1-2}=({x^{\′}}_{1-2}-x_{1-2})(x-{x^{\′}}_{1-2})/R$ ， ${\mathrm{\Δ}}_{2-3}=({x^{\′}}_{2-3}-x_{2-3})\left({x-x^{\′}}_{2-3}\right)/R$ 。

(2)、确定三点的位置、半径及圆心；

根据最优拟合状态下三个交点的位置，即可求出χ,Y,R值，从而确定拟合圆弧的位置和半径。1点，2点，3点的坐标位置，圆心坐标（χ,Y），半径R,量棒间距(M)的计算过程如下：

已知：模数（m）, 齿数(z)，压力角(α)，分度圆弧齿厚（s_fd），分度圆（d_f），齿顶圆(dmax或d_dd),齿根圆（dmin或d_gd）,基圆（d_j）。如图5所示:沿分度圆的齿槽宽度：S_fd=t- S _fdmax=πm-S_fdmax，沿基圆齿槽中心角的半角为：E₀=(S _fd/d_f-invα)×57.29578，

a):在渐开线上取点1，2，及3，点1在齿根圆上，点2在分度圆上，点3在齿顶圆上，各点的向量半径为：

ρ₁＝dmin/2=m(z-1)/2

ρ₂= d_f/2=mz/2

ρ₃=dmax/2

ρ_1-2=(ρ₁+ρ₂₎/2

ρ_2-3=(ρ₂+ρ₃)/2

b):向量半径的压力角α₁,α₂,α₃,α_1－2及α_2-3

Cosα₁ = d_j/2ρ₁= mzcosα/2ρ_1,

Cosα₂ = d_j/2ρ₂ = mzcosα/2ρ₂

Cosα₃ = d_j/2ρ₃ = mzcosα/2ρ₃

Cosα_1-2 = d_j/2ρ_1-2 = mzcosα/2ρ_1-2,

Cosα_2-3 = d_j/2ρ_2-3 = mzcosα/2ρ_2-3,

α₁＝arcCos( mzcosα/2ρ₁ )

α₂＝arcCos(mzcosα/2ρ₂ )

α₃＝arcCos(mzcosα/2ρ₃)

α_1-2＝arcCos(mzcosα/2ρ_1-2)

α_2-3＝arcCos(mzcosα/2ρ_2-3)

c):渐开线极角（度）为：

θ₁ ＝invα₁=tgα₁-α₁

θ₂ ＝invα₂=tgα₂-α₂

θ₃ ＝invα_3, =tgα₃-α₃

θ_1-2 ＝invα_1-2=tgα_1-2-α_1-2

θ_2-3 ＝invα_2-3=tgα_2-3-α_2-3

d):各点的横坐标为

χ₁ =ρ₁ Sin(E₀ +θ₁)

χ₂ =ρ₂ Sin(E₀ +θ₂)

χ₃ =ρ₃ Sin(E₀ +θ₃)

χ_1-2 =ρ_1-2 Sin(E₀ +θ_1-2)

χ_2-3 =ρ_2-3 Sin(E₀ +θ_2-3)

e):各点的纵坐标为：

y₁ =ρ₁ Cos(E₀ +θ₁)

y₂ =ρ₂ Cos(E₀ +θ₂)

y₃ =ρ₃ Cos(E₀ +θ₃)

y_1-2 =ρ_1-2 Cos(E₀ +θ_1-2)

y_2-3 =ρ_2-3 Cos(E₀ +θ_2-3)

三点的坐标为：（χ_1， y₁），（χ_2， y₂），（χ_2， y₃）

f):过三点的圆心坐标（χ，y）及圆弧半径R为：

(χ₁-χ)²+( y₁- y)²=R²

(χ₂-χ)²+( y₂- y)²=R²

(χ₃-χ)²+( y₃- y)²=R²

y= [y₁ ²(χ₃-χ₂)- y₂ ²(χ₃-χ₂)- χ₂ ²(χ₃-χ₂)+ χ₁ ²(χ₃-χ₂)-

x₂ ²(χ₂-χ₁)+ x₃ ²(χ₂-χ₁)- y₂ ²(χ₂-χ₁)+ y₃ ²(χ₂-χ₁)]/2[(y₃-y₂)

(χ₂-χ₁)-(y₂- y₁) (χ₃-χ₂)]

χ=[ y₂ ²- y₁ ²+χ₂ ²-χ₁ ²-2y(y₂- y₁)]/2(χ₂-χ₁)

$R=\sqrt{{(x_1-y)}^2+{(y_1-y)}^2}$

g):渐开线花键的齿型经圆弧拟合以后,其量棒间距（M）的计算过程，如图6所示：

辅助角E =W/d_f ×57.29587=2χ₂/ d_f  ×57.29587

Sinφ ＝(d_f/2 ×CosE -y)/R

滚棒直径：dp=2(χ/Cosφ–R)

当花键为偶数齿时： $M=2[y+\mathrm{dp}/2+\sqrt{{(R+\mathrm{dp}/2)}^2-x^2}]$

当花键为奇数齿时：

Claims (9)

1.用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：包括调整底座（1），调整底座（1）上设有转座（2），转座（2）上经心轴（4）设有旋转座（3），旋转座（3）的上下位置相对设有可调顶尖（17）和固定顶尖（12），可调顶尖（17）和固定顶尖（12）之间设有摆架（15），摆架（15）的中部设有金刚石（5）。

2.根据权利要求1所述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：所述的调整底座（1）包括支架（6），支架（6）上设有底板（7），底板（7）经燕尾槽定位设有调整板（10），底板（7）和调整板（10）之间设有楔块（8）定位，调整板（10）上设有调整机构。

3.根据权利要求2所述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：所述调整机构包括经螺钉（23）固定在底板（7）上的支板（26），支板（26）上设有连接调整板（10）的球头螺钉（24），球头螺钉（24）的外端设有螺母（25）。

4.根据权利要求3所述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：所述的调整板（10）经旋转基准轴（22）连接转座（2）的一端，转座（2）的另一端设有基准轴（11）。

5.根据权利要求1所述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：所述的旋转座（3）上设有衬套（20），衬套（20）内设置心轴（4），心轴（4）的下部插在转座（2）内并用销子（21）定位，心轴（4）的上部设有蝶形螺母（19）。

6.根据权利要求1所述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：所述的可调顶尖（17）经内螺纹衬套（16）设置在旋转座（3）的上部。

7.根据权利要求1所述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：所述的金刚石（5）经可调机构设置在摆架（15）上。

8.根据权利要求7所述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：所述的可调结构包括经微调螺母（13）设置在摆架（15）上的中空螺杆（18），中空螺杆（18）内设置金刚石（5）。

9.根据权利要求1-8任一权利要求所述的用于加工渐开线型面花键的砂轮修整夹具，其特征在于：所述的转座（2）内设有偏心轴（28），偏心轴（28）上设有连接旋转座（3）的拉紧楔块（14），偏心轴（28）的外端连接有手柄（27）。

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