CN104669116A - 砂轮修整装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供的砂轮修整装置，用于根据目标齿轮的齿轮参数对毛坯砂轮的廓形进行修整，包括：本体，包含：用于对廓形进行修整的金刚轮、与毛坯砂轮相固定用于驱动毛坯砂轮旋转的旋转单元、及用于驱动旋转单元带动毛坯砂轮相对于金刚轮进行移动的移动单元；输入设定部，让操作员输入齿轮参数和毛坯砂轮的初始参数；截形计算部，基于预定截形计算公式分别计算出目标截形数据和初始截形数据；截形曲线绘制部，分别绘制目标截形曲线和初始截形曲线；起始修整位置获取部，移动目标截形曲线至与初始截形曲线相切得到起始修整位置；控制部，基于起始修整位置控制旋转单元按照目标截形曲线进行移动，使得金刚轮对毛坯砂轮的廓形进行修整。

Description

砂轮修整装置

技术领域

本发明涉及一种砂轮修整装置，具体涉及一种能够使得修整后的砂轮的廓形具有平滑表面的砂轮修整装置。

背景技术

成形磨齿即利用成形砂轮来磨削齿轮，是齿轮精加工的方法之一，由于磨削效率高而越来越受到人们的重视，并得到了飞速的发展。用成形法磨削斜齿轮时保证齿形精度的关键是成形砂轮的修整，成形砂轮的截形直接决定了磨削齿轮的齿形，修整精度直接决定磨削齿轮的质量。成形砂轮的修整按照先后顺序分为磨削前修整和中间修整，磨削前修整即成形修整，中间修整包括粗加工修整、精加工修整。成形修整是为了快速去除毛坯砂轮上多余的材料，将毛坯砂轮快速修整为所需的目标砂轮，但修整后的砂轮表面质量还达不到磨齿要求，因此成形修整后还必须再进行粗加工修整和精加工修整。

成形修整时，金刚轮从修整起始位置开始进行插补运动，以将毛坯砂轮修整成目标砂轮，如果修整起始位置设定不当，加工余量可能过大以致砂轮和金刚轮损坏，因此确定合理修整起始位置是砂轮成形修整中首先要解决的问题，现有确定修整起始位置的方法主要通过人工试修整来实现，这种方法主要有两个缺点：

(1)每次试修整时起始位置都是粗略确定的，必须通过人工来判断加工余量是否过大、砂轮和金刚轮是否会发生损坏，通过多次试修整以确定修整起始位置，这种方法会花费很多时间，降低了修整效率。

(2)修整位置的设定一般只相对砂轮轴向中心线偏置X轴或Y轴，对于待去除量很多的砂轮，可能由于机床X轴或Y轴的行程限制，无法设定修整起始位置以进行成形修整，因而必须先将砂轮放到车床上粗车去除部分材料后，再放到磨床上进行成形修整，这样增加了工艺的复杂性。

另外，通过目前的修整方法进行修整后得到的砂轮，其廓形的表面不够光滑、凹凸不平，因此，这样的砂轮磨削出来的齿轮的齿形并不符合生产要求。

发明内容

本发明是为了解决上述问题而进行的，目的在于提供一种加工余量小、并且能够使得修整后的砂轮的廓形具有平滑表面的砂轮修整装置。

本发明提供了一种砂轮修整装置，用于根据目标齿轮的齿轮参数对毛坯砂轮的廓形进行修整，具有这样的特征，包括：本体，包含：固定在预定位置上用于对廓形进行修整的金刚轮、与毛坯砂轮相固定用于驱动该毛坯砂轮旋转的旋转单元、以及通过驱动旋转单元移动从而带动毛坯砂轮相对于金刚轮进行移动的移动单元；输入设定部，用于让操作员输入齿轮参数和毛坯砂轮的初始参数；截形计算部，基于预定截形计算公式并根据齿轮参数和初始参数分别计算出目标截形数据和初始截形数据；截形曲线绘制部，根据目标截形数据和初始截形数据分别绘制目标截形曲线和初始截形曲线；起始修整位置获取部，通过移动目标截形曲线至与初始截形曲线相切得到起始修整位置；控制部，基于起始修整位置控制移动单元驱动旋转单元按照目标截形曲线进行移动，从而带动毛坯砂轮移动，使得金刚轮对毛坯砂轮的廓形进行修整。

在本发明提供的砂轮修整装置中，还可以具有这样的特征：其中，砂轮修整装置对毛坯砂轮的两侧的廓形进行修整。

在本发明提供的砂轮修整装置中，还可以具有这样的特征：其中，起始修整位置获取部包含：曲线显示单元和起始修整位置获取单元，曲线显示单元对目标截形曲线和初始截形曲线进行显示，从而让操作员进行查看，起始位置获取单元移动目标截形曲线至与初始截形曲线相切，并获取相应的切点作为起始修整位置。

在本发明提供的砂轮修整装置中，还可以具有这样的特征：还包括：信息存储部，用于根据齿轮参数对应存储目标截形曲线。

在本发明提供的砂轮修整装置中，还可以具有这样的特征：还包括：检索判断部；以及曲线获取部，其中，当对下一个毛坯砂轮进行修整时，在齿轮参数被输入后，检索判断部根据被输入的齿轮参数对信息存储部进行检索，并判断出信息存储部中是否存在与该齿轮参数相对应的目标截形曲线，当判断为存在时，曲线获取部获取相应的目标截形曲线，控制部控制截形计算部仅计算出初始截形数据，并控制截形曲线绘制部仅绘制出初始截形曲线。

发明的作用和效果

根据本发明所涉及的砂轮修整装置，因为截形计算部根据操作员输入目标齿轮的齿轮参数和毛坯砂轮的初始参数分别计算出目标截形数据和初始截形数据，截形曲线绘制部根据目标截形数据和初始截形数据绘制出目标截形曲线和初始截形曲线，起始修整位置获取部根据目标截形曲线和初始截形曲线得到起始修整位置，控制部控制驱动机构驱动电机按照目标截形曲线进行移动，从而带动毛坯砂轮移动，使得金刚轮对毛坯砂轮的廓形进行修整，所以，本发明的砂轮修整装置实现了快速对修整起始位置的确定，使得加工余量很小，大大提高了修整效率，并有效避免了砂轮和金刚轮的损坏，而且修整后的砂轮的廓形具有平滑的表面。

附图说明

图1是本发明的实施例中砂轮修整装置的结构框图；

图2是本发明的实施例中砂轮修整装置的结构示意图；以及

图3是本发明的实施例中砂轮修整装置的动作流程图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，以下实施例结合附图对本发明砂轮修整装置作具体阐述。

图1是本发明的实施例中砂轮修整装置的结构框图；图2是本发明的实施例中砂轮修整装置的结构示意图。

如图1和图2所示，在本实施例中，砂轮修整装置100用于根据目标齿轮200的齿轮参数对毛坯砂轮300的廓形进行修整得到图中未显示的目标砂轮。该目标砂轮用于对图中未显示的毛坯齿轮进行磨削，从而得到与目标齿轮200具有相同齿轮参数的齿轮。这里，目标齿轮200为任意一种齿轮，齿轮参数包括：齿数、法面模数、法向压力角、螺旋角、法向变位系数、渐开线起始圆直径、齿根过渡圆角半径等其他与齿轮尺寸相关的参数。在本实施例中，以斜齿轮为例进行详细说明。

砂轮修整装置100包含：本体10、输入设定部20、截形计算部30、曲线绘制部40、起始修整位置获取部50、信息存储部60以及控制上述各部运行的控制部70。

本体10包含：基座11、金刚轮12、旋转单元13、移动单元14以及定位块15。

金刚轮12被固定在基座11上的预定位置处，如图2所示，金刚轮12被固定在基座11的左侧位置，用于对毛坯砂轮300的廓形进行修整。

旋转单元13自身被固定在定位块15上，另外，旋转单元13还与毛坯砂轮300相固定连接，用于驱动毛坯砂轮300进行旋转。这里，旋转单元13为驱动电机13。毛坯砂轮300被轴向套装在驱动电机13的输出轴上。驱动电机13通过驱动其输出轴旋转，从而带动毛坯砂轮300旋转。

定位块15的底面上具有横向卡槽15a和纵向卡槽15b，横向卡槽15a与基座11的顶面上的横向导轨11a相卡合，纵向卡槽15b与基座11的顶面上的纵向导轨11b相卡合。

移动单元14与定位块15相连接，用于驱动定位块15与旋转单元13一同移动，从而带动毛坯砂轮300相对于金刚轮12进行移动。这里，移动单元14为伺服电机14。

输入设定部20用于让操作员输入目标齿轮200的齿轮参数和毛坯砂轮300的初始参数。这里，毛坯砂轮300的初始参数包括：砂轮直径、砂轮宽度、砂轮顶部宽度、砂轮角度、砂轮安装角等及其他与砂轮相关的参数。

截形计算部30基于预定截形计算公式和目标齿轮200的齿轮参数计算出表示目标齿轮200的截形的目标截形数据；并基于预定截形计算公式和毛坯砂轮300的初始参数计算出表示毛坯砂轮300的截形的初始截形数据。这里，预定截形计算公式如下：

目标截形的计算：

z_gn_x+an_ycotΣ+(a-x_g+p cotΣ)n_z＝0(1)

$\left\{\begin{array}{c}{x}_w=-x_g+a\\ y_w=-y_g\cos \mathrm{\Σ}-z_g\sin \mathrm{\Σ}\\ z_w=-y_g\sin \mathrm{\Σ}+z_g\cos \mathrm{\Σ}\end{array}\right.---\left(2\right)$

$\left\{\begin{array}{c}{R}_w=\sqrt{{x_w}^2+{y_w}^2}\\ Z_m=z_w\end{array}\right.---\left(3\right)$

由(1)式计算出齿轮坐标系下砂轮磨削齿轮时接触点的坐标(x_g,y_g,z_g)，再由(2)式将接触点坐标转换到砂轮坐标系，得到接触点(x_w,y_w,z_w)，最后由(3)式计算出目标截形。

式中：(n_x,n_y,n_z)为齿轮螺旋面上的法向量；a为齿轮轴与砂轮轴的中心距；p为斜齿轮的螺旋参数；Σ为磨削齿轮时的安装角度；R_w和R_w为目标截形的径向坐标和轴向坐标。

初始截形的计算：

由毛坯砂轮的顶部宽度Bs、砂轮宽度B、砂轮直径D、砂轮角度A，得到初始截形的计算公式为：

$0<x<\frac{\mathrm{Bs}}{2}$ 时， $y=\frac{D}{2}=0$

时，2y tan A+2x-Bs tan A-D＝0

截形曲线绘制部40根据截形计算部30计算出的目标截形数据绘制出目标截形曲线；并根据截形计算部30计算出的初始截形数据绘制出初始截形曲线。

起始修整位置获取部50用于获得对毛坯砂轮300进行修整的起始修整位置。起始修整位置获取部50包含：曲线显示单元51和起始修整位置获取单元52。

曲线显示单元51对截形曲线绘制部40所绘制出的目标截形曲线和初始截形曲线进行显示，从而让操作员进行查看。

起始位置获取单元52通过移动目标截形曲线至与初始截形曲线相切得到该两条曲线的切点，并将该切点作为起始修整位置。

信息存储部60用于根据目标齿轮200的齿轮参数对截形曲线绘制部40绘制出的目标截形曲线进行对应存储。

控制部70内部包含用于控制运行的计算机程序。如、

控制部70基于起始修整位置控制移动单元14驱动旋转单元13按照目标截形曲线的轨迹进行移动，从而带动毛坯砂轮300相对于金刚轮12进行移动。即、控制部70控制毛坯砂轮300按照目标截形曲线的轨迹从金刚轮12的一侧移动至另一侧，使得金刚轮12对毛坯砂轮300的廓形进行第一次修整，该第一次修整的位置则是起始修整位置，在第一次修整完成后，控制毛坯砂轮300回到起始位置；然后控制毛坯砂轮300向正前方移动一定距离后再按照目标截形曲线的轨迹从金刚轮12的一侧移动至另一侧，使得金刚轮12对毛坯砂轮300的廓形进行第二次修整，在第二次修整完成后，毛坯砂轮300再回到起始位置，如此反复，直至对毛坯砂轮300的廓形修整完成。

图3是本发明的实施例中砂轮修整装置的动作流程图。

如图3所示，本实施例中的砂轮修整装置100的动作流程具体包括以下步骤：

步骤S1，让操作员将毛坯砂轮300轴向套装在驱动电机13的输出轴上，然后进入步骤S2。

步骤S2，让操作员输入目标齿轮200的齿轮参数和毛坯砂轮300的初始参数，然后进入步骤S3。

步骤S3，截形计算部30基于预定截形计算公式并根据被输入的齿轮参数和初始参数分别计算出目标截形数据和初始截形数据，然后进入步骤S4。

步骤S4，曲线绘制部40根据目标截形数据和初始截形数据分别绘制出目标截形曲线和初始截形曲线，然后进入步骤S5。

步骤S5，曲线显示单元51对目标截形曲线和初始截形曲线进行显示，然后进入步骤S6。

步骤S6，起始修整位置获取单元52通过移动目标截形曲线至初始截形曲线相切得到相应的切点，并将该切点作为起始修整位置，然后进入步骤S7。

步骤S7，信息存储部60根据目标齿轮200的齿轮参数对目标截形曲线进行对应存储，然后进入步骤S8。

步骤S8，控制部70控制伺服电机14驱动驱动电机13按照目标截形曲线进行移动，从而带动毛坯砂轮300相对于金刚轮12进行移动，并控制驱动电机13驱动该毛坯砂轮300旋转，然后进入步骤S9。

步骤S9，金刚轮12对毛坯砂轮300的廓形进行修整，然后进入结束状态。

实施例的作用与效果

根据本实施例所涉及的砂轮修整装置，因为截形计算部根据操作员输入目标齿轮的齿轮参数和毛坯砂轮的初始参数分别计算出目标截形数据和初始截形数据，截形曲线绘制部根据目标截形数据和初始截形数据绘制出目标截形曲线和初始截形曲线，起始修整位置获取部根据目标截形曲线和初始截形曲线得到起始修整位置，控制部控制驱动机构驱动电机按照目标截形曲线进行移动，从而带动毛坯砂轮移动，使得金刚轮对毛坯砂轮的廓形进行修整，所以，本实施例的砂轮修整装置实现了快速对修整起始位置的确定，使得加工余量很小，大大提高了修整效率，并有效避免了砂轮和金刚轮的损坏，而且修整后的砂轮的廓形具有平滑的表面。

在本实施例中，因为起始修整位置获取部包含对目标截形曲线和初始截形曲线进行显示的曲线显示单元，所以，能够让操作员直观地看到两条曲线，便于获取起始修整位置。

在本实施例中，因为信息存储部齿轮参数和目标截形曲线进行对应存储，所以，在下次对毛坯砂轮进行同样的修整时，可以直接从信息存储部中调取目标截形曲线，无需再次进行计算，方便快捷，并节约了资源。

上述实施方式为本发明的优选案例，并不用来限制本发明的保护范围。

在本实施例中，砂轮修整装置对毛坯砂轮的一侧的廓形进行修整，在本发明提供的砂轮修整中，砂轮修整装置还可以对毛坯砂轮的两侧的廓形进行修整，当其中一侧的廓形进行第一次修整后且毛坯砂轮回到初始位置时，直接控制毛坯砂轮根据目标截形曲线的轨迹进行移动，并且使毛坯砂轮的另一侧与金刚轮相对，此时，毛坯砂轮从金刚轮的一侧移动至另一侧时，即完成了对毛坯砂轮的另一侧的廓形的第一次修整，根据本实施例中的修整过程，如此循环，则完成对毛坯砂轮两侧的廓形的修整。

另外，在本发明所提供的砂轮修整装置中，还包括：检索判断部；以及曲线获取部，当对下一个毛坯砂轮进行修整时，在齿轮参数被输入后，检索判断部根据被输入的齿轮参数对信息存储部进行检索，并判断出信息存储部中是否存在与该齿轮参数相对应的目标截形曲线，当判断为存在时，曲线获取部获取相应的目标截形曲线，然后，控制部控制截形计算部仅计算出初始截形数据，并控制截形曲线绘制部仅绘制出初始截形曲线。

Claims (5)

1.一种砂轮修整装置，用于根据目标齿轮的齿轮参数对毛坯砂轮的廓形进行修整，其特征在于，包括：

本体，包含：固定在预定位置上用于对所述廓形进行修整的金刚轮、与所述毛坯砂轮相固定用于驱动该毛坯砂轮旋转的旋转单元、以及通过驱动所述旋转单元移动从而带动所述毛坯砂轮相对于所述金刚轮进行移动的移动单元；

输入设定部，用于让操作员输入所述齿轮参数和所述毛坯砂轮的初始参数；

截形计算部，基于预定截形计算公式并根据所述齿轮参数和所述初始参数分别计算出目标截形数据和初始截形数据；

截形曲线绘制部，根据所述目标截形数据和所述初始截形数据分别绘制目标截形曲线和初始截形曲线；

起始修整位置获取部，通过移动所述目标截形曲线至与所述初始截形曲线相切得到起始修整位置；

控制部，基于所述起始修整位置控制所述移动单元驱动所述旋转单元按照所述目标截形曲线进行移动，从而带动所述毛坯砂轮移动，使得所述金刚轮对所述毛坯砂轮的所述廓形进行修整。

2.根据权利要求1所述的砂轮修整装置，其特征在于：

其中，所述砂轮修整装置对所述毛坯砂轮的两侧的所述廓形进行修整。

3.根据权利要求1-2中任意一项所述的砂轮修整装置，其特征在于：

其中，所述起始修整位置获取部包含：曲线显示单元和起始修整位置获取单元，

所述曲线显示单元对所述目标截形曲线和所述初始截形曲线进行显示，从而让所述操作员进行查看，

所述起始位置获取单元移动所述目标截形曲线至与所述初始截形曲线相切，并获取相应的切点作为起始修整位置。

4.根据权利要求3所述的砂轮修整装置，其特征在于，还包括：

信息存储部，用于根据所述齿轮参数对应存储所述目标截形曲线。

5.根据权利要求4所述的砂轮修整装置，其特征在于，还包括：

检索判断部；以及曲线获取部，

其中，当对下一个所述毛坯砂轮进行修整时，在所述齿轮参数被输入后，所述检索判断部根据被输入的所述齿轮参数对所述信息存储部进行检索，并判断出所述信息存储部中是否存在与该齿轮参数相对应的所述目标截形曲线，当判断为存在时，所述曲线获取部获取相应的所述目标截形曲线，

所述控制部控制所述截形计算部仅计算出所述初始截形数据，并控制所述截形曲线绘制部仅绘制出所述初始截形曲线。