CN103341809A - 一种平行分度凸轮精加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

一种平行分度凸轮精加工装置，用于解决加工精度不高的问题。它包括箱体、分度盘固定与调节总成、分度盘以及平行分度凸轮轴定位总成；箱体内腔中盛放油液和磨料混合物；分度盘两端通过轴承固定在所述分度盘固定与调节总成中；分度盘固定与调节总成包括轴承盖板、轴承、滑动轴承座、密封垫片、定位螺钉和弹簧顶珠机构；平行分度凸轮轴定位总成包括轴承组件、垫圈和轴承端盖，在箱体的两侧壁上设有与分度盘平行的轴孔，轴承组件、垫圈和轴承端盖依次固定在轴孔所在的箱体侧壁上。并同时提供了一种方法。本发明提出的精加工装置及方法是通过平行分度凸轮、滚子、磨料之间的接触采用范成法原理进行磨削加工，表面粗糙度Ra值可达0.01μm级别的表面精度。

Description

一种平行分度凸轮精加工装置及方法

技术领域

本发明涉及平行分度凸轮精加工技术领域，具体的说是一种平行分度凸轮精加工方法，并提供一种平行分度凸轮精加工装置。 

背景技术

平行分度凸轮传动机构常常应用于自动化设备中，对其形状、尺寸、表面质量要求较高，需要进行精加工。为了提高平行分度凸轮的运动精度、耐磨性和使用寿命等，需要对平行分度凸轮进行淬火处理以提高其硬度。平行分度凸轮精加工是在淬火后完成的，根据切削加工原理，加工高硬度材料需要更好的刀具材料，因此对淬火后的平行分度凸轮进行精加工需要超硬刀具，刀具成本高。常用的平行分度凸轮精加工方法普通的刀具、普通的加工参数无法完成，因此常采用铣削加工代替磨削精加工，而铣削加工的表面质量不高。 

平行分度凸轮机构（MRP）能实现小分度（一分度至八分度）大步距输出，其主要包括平行分度凸轮和分度盘两大部件。特别适用于要求在一个周期内停歇次数较少的场合，如各种纸盒模切机、果奶果冻灌装成型机、陶瓷机械等。平面平行分度凸轮分度器是输入轴上的平面共轭平行分度凸轮与输出轴上的分度轮无间隙平行啮合的传动装置。平面平行分度凸轮轮廓面的曲线段驱使分度轮转位，直线段使分度轮静止，并定位自锁。通过该机构将连续的输入运动转化为间歇式的输出运动。 

发明内容

为了解决现有技术的不足，本发明提出的精加工方法是通过平行分度凸轮、滚子、磨料之间的接触采用范成法原理进行磨削加工，表面粗糙度Ra值可达0.01μm级别的表面精度。 

本发明解决其技术问题所采用的技术方案为： 

一种平行分度凸轮精加工装置，其特征在于，包括箱体、分度盘、分度盘固定与调节总成、平行分度凸轮轴以及平行分度凸轮轴定位总成； 

所述箱体是其他零部件的安装基础，在箱体的左右侧壁上皆设有长条孔和轴孔，且其内腔中盛放至少浸没分度盘三分之二的油液和磨料混合物，是整个装置的支撑； 

所述分度盘两端通过轴承固定在所述分度盘固定与调节总成中； 

所述的分度盘固定与调节总成包括轴承盖板、轴承、滑动轴承座、密封垫片、定位螺钉和弹簧顶珠机构，所述轴承盖板固定在所述箱体侧壁上并将所述侧壁上的长条孔完全盖住，安装有轴承的所述滑动轴承座套在轴承盖板中的滑槽中，在所述轴承盖板中设有一个沿长条孔方向布置的定位螺钉，在所述弹簧顶珠机构和滑动轴承座之间设置弹簧顶珠机构；所述弹簧顶珠机构包括彼此连接的弹簧和钢珠，所述钢珠抵靠在滑动轴承座上，所述弹簧另一端固定在定位螺钉上。 

所述平行分度凸轮轴两端通过轴承组件固定在平行分度凸轮轴定位总成中；在所述平行分度凸轮轴上具有安装平行分度凸轮的工位； 

所述平行分度凸轮轴定位总成包括轴承组件、垫圈和轴承端盖，在所述箱体的两侧壁上设有与分度盘平行的轴孔，所述轴承组件、垫圈和轴承端盖依次固定在轴孔所在的箱体侧壁上；用于定位安装需要精加工的平行分度凸轮工件，并起到密封的作用。 

所述分度盘是由主轴、圆盘和滚子组成的，若干圆盘在主轴上等间距布置形成与平行分度凸轮配合的槽位，且在相邻两圆盘之间设有若干滚子，所述滚子与平行分度凸轮工件进行配合，所述主轴的一端通过联轴器与动力源连接。 

所述分度盘中的滚子与平行分度凸轮机构中待加工的平行分度凸轮进行啮合配合。 

在所述箱体上设有一个箱盖。 

在上述方案中，所述弹簧顶珠机构使得所述滚子与平行分度凸轮贴合部位始终啮合在一起，模拟平行分度凸轮机构实际运行情况，此时，通过平行分度凸轮与分度盘的啮合带动箱体内的油液和磨料混合液在啮合处缝隙内流动，通过啮合力、摩擦力与液体流动力等共同作用起到研磨作用。 

所述定位螺钉和轴承盖板之间设有刻度指示装置。通过同时调节箱体两侧面的分度盘固定与调节总成使分度盘装配与其啮合。调节分度盘固定与调节总成上的刻度调整定位螺钉在侧面刻度盘上的位置，推动弹簧顶珠机构压紧分度盘主轴的轴承座，起到调整分度盘位置的作用，同时调整箱体两侧面的分度盘固定与调节总成上的刻度保持一致，来确保分度盘主轴与平行分度凸轮轴的平行度。 

一种平行分度凸轮精加工方法，其特征在于，包括以下步骤， 

步骤一： 

准备平行分度凸轮毛坯件，将经过粗加工、半精加工获得需要精加工的平行分度凸轮毛坯件待用； 

步骤二： 

提供平行分度凸轮机构中与平行分度凸轮进行正常配合的分度盘，并将分度盘安装在箱体内；同时，将步骤一中的平行分度凸轮毛坯件安装到箱体中，让平行分度凸轮和分度盘装配啮合； 

步骤三： 

调节所述分度盘固定与调节总成中的定位螺钉使得平行分度凸轮和滚子啮合力度符合研磨要求；通过弹簧压力实现中心距可调满足精加工不同尺寸平行分度凸轮以及平行分度凸轮精加工过程中切削余量改变的需求； 

步骤四； 

在箱体内放入由油液、磨料等组成的混合流体，在箱体内放入的混合流体， 在深度方向上至少浸没分度盘的三分之二，此流体起到磨削、润滑等作用； 

步骤五： 

接通动力源带动平行分度凸轮运转，平行分度凸轮与分度盘啮合，磨料在平行分度凸轮转动力的作用下和油液一起在平行分度凸轮与分度盘之间流动，实现对平行分度凸轮研磨加工，随着精加工的进行，当平行分度凸轮、分度盘之间的间隙与磨料粒度相适应时，弹簧弹性力推动分度盘到达极限位置，精加工结束。 

在箱体内放入由油液、磨料等组成的混合流体，此流体起到磨削、润滑等作用；接通动力源带动平行分度凸轮运转，平行分度凸轮与分度盘啮合，磨料在平行分度凸轮转动力的作用下和油液一起在平行分度凸轮与分度盘之间流动，实现对平行分度凸轮研磨加工，随着精加工的进行，当平行分度凸轮、分度盘之间的间隙与磨料粒度相适应时，弹簧弹性力推动分度盘到达极限位置，精加工结束。 

本发明的有益效果是： 

本发明设计了一种平行分度凸轮精加工的方法（和装置），不受平行分度凸轮自身硬度的影响，因为磨料可以采取金刚石等高硬度材料，可以加工任何比其硬度低的材料；不受铣削刀具形状的影响，刀具加工成本低；而且加工形状精度、尺寸精度和表面质量高；加工中心距可调适合多尺寸平行分度凸轮加工，属于柔性加工。该方法采用的磨料硬度高，悬浮于液体中，不受平行分度凸轮本身硬度的限制，加工形状精度高、尺寸精度高、表面质量高。 

附图说明

图1为本发明的立体图； 

图2为图1中A--A局部断面图； 

图3为平行分度凸轮轴定位总成的剖视图； 

图4为分度盘与平行分度凸轮配合示意图； 

图5分度盘固定与调节总成示意图； 

图6为图5去掉轴承盖板后的示意图。 

具体实施方式

如图1至图6所示， 

箱体1是其他零部件的安装基础，为矩形槽，可以采用钢板或者不锈钢板焊接形成，在两侧壁上安装分度盘固定与调节总成和平行分度凸轮轴定位总成，平行分度凸轮和分度盘安装在内部，且其内腔中盛放油液和磨料混合物，并在箱体的上部可扣合一个箱盖，放置内部的液体外溢，是整个装置的支撑部件。在箱体1的左右侧壁上皆设有长条孔11和轴孔12，其中的长条孔用于安装分度盘，其中的轴孔用于安装平行分度凸轮轴，安装状态下，平行分度凸轮轴和分度盘彼此平行。 

分度盘固定与调节总成包括轴承盖板21、轴承22、滑动轴承座23、密封垫片24、定位螺钉25和弹簧顶珠机构26，轴承盖板21为一矩形钢板，在轴承盖板上设有四个螺栓紧固长槽，通过螺栓将轴承盖板固定在箱体壁上。轴承盖板固定在箱体侧壁上可以将侧壁上的长条孔11完全盖住，为了增加密封性能，在两者之间增加一个密封垫片24，密封垫片的形状与轴承盖板的轮廓相同。安装有轴承的滑动轴承座套在轴承盖板中的滑槽27中，在轴承盖板中设有一个沿长条孔方向布置的定位螺钉25，在所述弹簧顶珠机构和滑动轴承座之间设置弹簧顶珠机构，这样可以通过定位螺钉调节分度盘相对于平行分度凸轮的间距，这是容易理解的。分度盘固定与调节总成左右各一的固定在对应的长条孔处，形成分度盘的两个固定点，这是容易理解的。 

为增加两者之间的调节可视性，在定位螺钉和轴承盖板之间设有刻度指示装置，例如，通过同时调节箱体两侧面的分度盘固定与调节总成使分度盘装配与其啮合。调节分度盘固定与调节总成上的刻度调整定位螺钉在侧面刻度盘上的位置，推动弹簧顶珠机构压紧分度盘轴的轴承座，起到调整分度盘位置的作 用，同时调整箱体两侧面的分度盘固定与调节总成上的刻度保持一致，来确保分度盘主轴与平行分度凸轮轴的平行度。 

平行分度凸轮轴定位总成3包括轴承组件31、垫圈32和轴承端盖33，在箱体的两侧壁上设有与分度盘平行的轴孔，轴承组件31、垫圈32和轴承端盖33依次固定在轴孔所在的箱体侧壁上；用于定位安装需要精加工的平行分度凸轮工件，并起到密封的作用，使用时，将平行分度凸轮轴两端安装在轴承中即可，实现将平行分度凸轮工件安装在平行分度凸轮轴定位总成中。 

分度盘4是由主轴41、圆盘42和滚子43组成的，若干圆盘42在主轴上等间距布置形成与平行分度凸轮配合的槽位，且在两两圆盘之间设有若干滚子，滚子43与平行分度凸轮5工件进行配合，在主轴的其中一端通过联轴器与动力源连接，在动力源的驱动下进行驱动。分度盘中的滚子与平行分度凸轮机构中待加工的平行分度凸轮进行仿形配合。此处使用的分度盘与平行分度凸轮机构中的分度盘形状和尺寸相同。 

另外需要说明平行分度凸轮和分度盘两端和箱体之间是如何实现不漏液的密封的，主要体现在以下两点： 

1、平行分度凸轮轴与箱体之间通过滚动轴承连接，外侧有密封圈和轴承端盖实现密封，如图3。 

2、分度盘主轴由于位置可调所以它的连接结构比较复杂一些，结构如图4所示。首先，箱体上留有一个尺寸大于轴径又满足不同中心距要求的长条孔11，分度盘轴通过此孔，箱体外侧紧接着装上密封垫片24（如图2所示，起到密封作用，也可以用毛毡圈，周圈四孔用于调整螺栓安装固定位置的变化，中间一孔对应箱体体上的孔适应分度盘轴位置的变化），外侧装有滚动轴承，外侧安装有轴承端盖，在轴承端盖一侧开有圆螺纹孔，通过孔内侧安装弹簧顶珠机构和定位螺钉，定位螺钉在轴承端盖外部的部分有刻度，调整螺栓端部有类似风扇开关一样的结构与刻度对应，最后轴承端盖通过螺栓固定在箱体上。实现密封 以及分度盘主轴的位置调整。 

一种平行分度凸轮精加工方法，其特征在于，包括以下步骤， 

步骤一： 

准备平行分度凸轮毛坯件，将经过粗加工、半精加工获得需要精加工的平行分度凸轮毛坯件待用； 

步骤二： 

提供平行分度凸轮机构中与平行分度凸轮进行正常配合的分度盘，并将分度盘安装在箱体内；同时，将步骤一中的平行分度凸轮1安装到箱体中，让平行分度凸轮1和位置可调的分度盘4装配啮合；检查两端的轴承部位不漏液； 

步骤三： 

调节所述分度盘固定与调节总成中的定位螺钉使得平行分度凸轮和滚子啮合力度符合研磨要求；通过弹簧压力实现中心距可调满足精加工不同尺寸平行分度凸轮以及平行分度凸轮精加工过程中切削余量改变的需求；所谓的研磨要求是指，当平行分度凸轮安装到箱体内固定的位置上，通过同时调节箱体两侧面的定位螺钉使分度盘与平行分度凸轮啮合，调节定位螺钉在侧面刻度盘上的位置，可以推动弹簧顶珠机构压紧分度盘主轴的轴承座，起到调整分度盘位置的作用，同时调整箱体两侧面的分度盘固定与调节总成中上的刻度保持一致，来确保分度盘主轴与平行分度凸轮轴的平行度。 

步骤四； 

在箱体内放入由油液、磨料等组成的混合流体，在箱体内放入的混合流体，在深度方向上至少浸没分度盘的三分之二，此流体起到磨削、润滑等作用； 

步骤五： 

接通动力源带动平行分度凸轮运转，平行分度凸轮与分度盘啮合，磨料在平行分度凸轮转动力的作用下和油液一起在平行分度凸轮与分度盘之间流动，实现对平行分度凸轮研磨加工，随着精加工的进行，当平行分度凸轮、分度盘 之间的间隙与磨料粒度相适应时，弹簧弹性力推动分度盘到达极限位置，精加工结束。 

加工过程中与平行分度凸轮啮合，通过弹簧顶珠机构的弹簧压力始终保持啮合状态，起到范成法加工的作用，通过平行分度凸轮与分度盘的啮合带动箱体内的油液和磨料混合液在啮合缝隙内流动，通过啮合力、摩擦力与液体流动力等共同作用起到研磨作用；当磨削余量与磨料粒度相适应时加工结束。 

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域相关技术人员对本发明的各种变形和改进，均应扩入本发明权利要求书所确定的保护范围内。 

Claims (8)

1.一种平行分度凸轮精加工装置，其特征在于，包括箱体、分度盘固定与调节总成、分度盘、平行分度凸轮轴以及平行分度凸轮轴定位总成；

在所述箱体的左右侧壁上皆设有长条孔和轴孔，且其内腔中盛放至少浸没分度盘三分之二的油液和磨料混合物；

所述分度盘两端通过轴承固定在所述分度盘固定与调节总成中；

所述的分度盘固定与调节总成包括轴承盖板、轴承、滑动轴承座、密封垫片、定位螺钉和弹簧顶珠机构，所述轴承盖板固定在所述箱体侧壁上并将所述侧壁上的长条孔完全盖住，安装有轴承的所述滑动轴承座套在轴承盖板中的滑槽中，在所述轴承盖板中设有一个沿长条孔方向布置的定位螺钉，在所述弹簧顶珠机构和滑动轴承座之间设置弹簧顶珠机构；

所述平行分度凸轮轴两端通过轴承组件固定在平行分度凸轮轴定位总成中；在所述平行分度凸轮轴上具有安装平行分度凸轮的工位；

所述平行分度凸轮轴定位总成包括轴承组件、垫圈和轴承端盖，在所述箱体的两侧壁上设有与分度盘平行的轴孔，所述轴承组件、垫圈和轴承端盖依次固定在轴孔所在的箱体侧壁上。

2.根据权利要求1所述的一种平行分度凸轮精加工装置，其特征是，所述分度盘是由主轴、圆盘和滚子组成的，若干圆盘在主轴上等间距布置形成与平行分度凸轮配合的槽位，且在两圆盘之间设有若干滚子，所述滚子与平行分度凸轮工件进行配合，所述主轴的一端通过联轴器与动力源连接。

3.根据权利要求2所述的一种平行分度凸轮精加工装置，其特征是，所述分度盘中的滚子与平行分度凸轮机构中待加工的平行分度凸轮进行啮合配合。

4.根据权利要求1所述的一种平行分度凸轮精加工装置，其特征是，在所述箱体上设有一个箱盖。

5.根据权利要求1所述的一种平行分度凸轮精加工装置，其特征是，所述定位螺钉和轴承盖板之间设有刻度指示装置。

6.根据权利要求1所述的一种平行分度凸轮精加工装置，其特征是，所述弹簧顶珠机构包括彼此连接的弹簧和钢珠，所述钢珠抵靠在滑动轴承座上，所述弹簧另一端固定在定位螺钉上。

7.利用权利要求1至6中任何一装置进行的一种平行分度凸轮精加工方法，其特征在于，包括以下步骤，

步骤一：准备平行分度凸轮毛坯件，将经过粗加工、半精加工获得需要精加工的平行分度凸轮毛坯件待用；

步骤二：提供平行分度凸轮机构中与平行分度凸轮进行正常配合的分度盘，并将分度盘安装在箱体内；同时，将步骤一中的平行分度凸轮毛坯件安装到箱体中，让平行分度凸轮和分度盘进行啮合；

步骤三：调节所述分度盘固定与调节总成中的定位螺钉使得平行分度凸轮和滚子啮合力度符合研磨要求；

步骤四；在箱体内放入由油液、磨料组成的混合流体；

步骤五：接通动力源带动平行分度凸轮运转，平行分度凸轮与分度盘啮合，磨料在平行分度凸轮转动力的作用下和油液一起在平行分度凸轮与分度盘之间流动，实现对平行分度凸轮研磨加工，随着精加工的进行，当平行分度凸轮、分度盘之间的间隙与磨料粒度相适应时，弹簧弹性力推动分度盘到达极限位置，精加工结束。

8.根据权利要求7所述的一种平行分度凸轮精加工方法，其特征是，在步骤四中；在箱体内放入的混合流体，在深度方向上至少浸没分度盘的三分之二。

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