CN105234501A - 一种端齿的研齿方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种端齿的研齿方法，属于机械加工技术领域。本发明通过摆动机构使齿面A、齿面B交替地贴合对研；通过摆动机构改变切向力大小，在啮合面积增大时增加齿面间正压力，啮合面积减小时降低齿面间正压力，避免了齿顶变尖造成的精度问题。本发明在研齿过程中始终有一侧齿面在正压力的作用下对研，加工效率较高；其次，上齿盘沿一侧齿面抬起、落下一个行程后即对研另外一侧齿面，磨料更换及时，进一步提高加工效率；再次，正压力大小根据啮合面积变化，避免造成齿形变尖的问题，加工精度较高；最后，在微观尺度上，其加工机理以刮擦、切削为主，齿面微观形貌较好，有利于加工出高精度的端齿盘。

Description

一种端齿的研齿方法

技术领域

本发明涉及一种端齿的研齿方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

端齿盘由一对齿数、模数、齿形皆相同的“端面齿轮”构成，是一种高精度的角度标准元件，即可作为分度装置用于精密加工，又可作为角度基准用于精密测量。为加工出0.2″以上分度精度的超精密端齿盘，需要在专用设备上进行研齿。

现有端齿研齿机床采用图1所示的撞击式研齿方法，下齿盘固定在工作台面上，上齿盘垂直地抬起、落下。上齿盘往复运动的整个行程中，仅在落下转为抬起的瞬间发生对研，加工效率低；齿面间磨料用乏后，无法自动地添加，进一步降低加工效率；在微观尺度上，其加工机理以压陷、凿削为主，齿面微观形貌较差，难以加工出高精度端齿盘。

部分端齿研齿机床采用图2所示的改进型研齿方法，在上齿盘上固定一根弹簧，施加一个恒定的切向力P。上齿盘往复运动的行程中，齿面A始终与下齿盘贴合，加工效率较高，为使齿面B切削量相同，需定时将切向力P手动换向，设备自动化程度较低；研齿过程中，齿面始终贴合在一起，磨料无法进入到齿面的间隙中，加工效率的提高是有限的；在大小恒定的切向力P的作用下，会产生类似平面刮研的塌边现象，造成齿顶变尖，影响端齿盘的加工精度。

发明内容

本发明的目的：本发明正是针对现有技术存在的问题，探索出一种端齿的研齿方法，其目的是提高端齿盘研齿的加工效率和加工精度。

本发明采取的技术解决方案：下齿盘固定在研齿机床的基座上，上齿盘通过螺母固定在花键轴的上端，齿轮及凸轮固定在水平轴上，凸轮与花键轴下端的顶杆接触，顶杆的行程等于端齿齿高h，齿轮固定在曲轴上，齿轮与齿轮相互啮合形成齿轮副，齿轮传动比i＝1:2，曲轴、拨叉和摆杆组成曲柄摇块机构，推杆固定在花键轴套上，摆杆与推杆相接触；装配时固定摆杆，调节凸轮的角向位置，使花键轴垂直运动至上齿盘的最高点或最低点时，花键轴左右摆动换向，从上齿盘的一个齿面到另外一个齿面，研齿时，水平轴带动凸轮回转，凸轮推动顶杆、花键轴及上齿盘垂直运动，水平轴带动齿轮回转，齿轮与齿轮啮合，齿轮带动曲轴回转，将曲轴的整周回转运动转化成摆杆绕轴的左右摆动，摆杆推动推杆绕花键轴的中心线左右摆动，推杆通过花键轴套推动花键轴左右摆动。

摆杆下端设有调节机构，用于调节推杆的摆动幅度A，使摆动幅度A与端齿齿宽相适应。

本发明相对于现有技术存在以下有益效果：

本发明通过摆动机构使齿面A、齿面B交替地贴合对研；通过摆动机构改变切向力大小，在啮合面积增大时增加齿面间正压力，啮合面积减小时降低齿面间正压力，避免了齿顶变尖造成的精度问题。摆动机构的功能可以通过力矩马达来实现，但为了降低成本、简化结构，本发明采用曲柄摇块机构来近似地满足上述要求。

首先，研齿过程中始终有一侧齿面在正压力的作用下对研，加工效率较高；其次，上齿盘沿一侧齿面抬起、落下一个行程后即对研另外一侧齿面，磨料更换及时，进一步提高加工效率；再次，正压力大小根据啮合面积变化，避免造成齿形变尖的问题，加工精度较高；最后，在微观尺度上，其加工机理以刮擦、切削为主，齿面微观形貌较好，有利于加工出高精度的端齿盘。

附图说明

图1为现有端齿研齿机床采用的撞击式研齿方法；

图2为部分端齿研齿机床采用的改进型研齿方法；

图3为本发明采用的研齿方法；

图4为本发明端齿研齿机床的结构示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施例和附图对本发明做进一步详细说明。

下齿盘3固定在研齿机床的基座4上，上齿盘2通过螺母1固定在花键轴5的上端，下齿盘3与上齿盘2的同轴度由机床精度及装夹精度共同予以保证，齿轮15及凸轮8固定在水平轴9上，顶杆7与花键轴5之间采用螺纹连接，凸轮8与顶杆7相接触，顶杆7的行程等于端齿齿高h，齿轮14固定在曲轴12上，齿轮15与齿轮14相互啮合形成齿轮副，齿轮传动比i＝1:2，曲轴12、拨叉13和摆杆17组成曲柄摇块机构，推杆16固定在花键轴套6上，摆杆17与推杆16相接触；装配时，固定摆杆17，调节凸轮8的角向位置，使花键轴5垂直运动至上齿盘2的最高点或最低点时，花键轴5左右摆动换向，从上齿盘2的一个齿面到另外一个齿面，调节摆杆17下端的调节机构，调节推杆16的摆动幅度A，使摆动幅度A与端齿齿宽相适应；研齿时，上齿盘2相对下齿盘3运动，该运动是由垂直运动分量和左右摆动分量合成的。垂直运动分量为研齿主运动，其作用是带动上齿盘2往复地抬起、落下；左右摆动分量为研齿进给运动，其作用是提供方向及大小按规律变化的侧向力。水平轴9为主动轴，动力在其上分为两个路径传递。路径一，水平轴9带动凸轮8回转，凸轮8推动顶杆7、花键轴5及上齿盘2上下往复运动，即垂直运动分量；路径二，水平轴9带动齿轮15回转，齿轮15与齿轮14啮合，齿轮14带动曲轴12回转，曲轴12(曲柄)、拨叉13(摇块)和摆杆17组成曲柄摇块机构，将曲轴12的整周回转运动转化成摆杆17绕轴19的左右摆动，摆杆17推动推杆16、花键轴套6、花键轴5及上齿盘2绕花键轴5的中心线左右摆动，即左右摆动分量。

其中，齿轮14与齿轮15的传动比为i＝1:2，保证花键轴5垂直运动两个行程的过程中左右摆动一个行程，即上齿盘2沿下齿盘3的齿面A抬起、落下一个行程后，再沿齿面B抬起、落下一个行程。垂直运动行程大小为端齿高度h，左右摆动幅度大小为A＝360°/N(N为端齿盘齿数)。装配时调整凸轮8的角向位置，即协调垂直运动及左右摆动的起始点，保证以恒定力矩驱动曲轴12回转时，摆杆的输出力矩(等效于作用在上齿盘的侧向力)在上齿盘沿齿面上升转为下降的瞬间等于零，此时啮合面积最小；在上齿盘沿齿面下降转为上升的瞬间接近峰值，此时啮合面积最大，从而保证侧向力的大小近似正比于啮合面积的大小。经试验验证，本发明加工分度精度≤0.2″、重复定位精度≤0.1″的端齿盘，工时为120小时左右，较现有技术有显著提高。

Claims (2)

1.一种端齿的研齿方法，其特征是：下齿盘(3)固定在研齿机床的基座(4)上，上齿盘(2)通过螺母(1)固定在花键轴(5)的上端，齿轮(15)及凸轮(8)固定在水平轴(9)上，凸轮(8)与花键轴(5)下端的顶杆(7)接触，顶杆(7)的行程等于端齿齿高h，齿轮(14)固定在曲轴(12)上，齿轮(15)与齿轮(14)相互啮合形成齿轮副，齿轮传动比i＝1:2，曲轴(12)、拨叉(13)和摆杆(17)组成曲柄摇块机构，推杆(16)固定在花键轴套(6)上，摆杆(17)与推杆(16)相接触；装配时，固定摆杆(17)，调节凸轮(8)的角向位置，使花键轴(5)垂直运动至上齿盘(2)的最高点或最低点时，花键轴(5)左右摆动换向，从上齿盘(2)的一个齿面到另外一个齿面；研齿时，水平轴(9)带动凸轮(8)回转，凸轮(8)推动顶杆(7)、花键轴(5)及上齿盘(2)垂直运动，水平轴(9)带动齿轮(15)回转，齿轮(15)与齿轮(14)啮合，齿轮(14)带动曲轴(12)回转，将曲轴(12)的整周回转运动转化成摆杆(17)绕轴(19)的左右摆动，摆杆(17)推动推杆(16)绕花键轴(5)的中心线左右摆动，推杆(16)通过花键轴套(6)推动花键轴(5)左右摆动。

2.根据权利要求1所述的端齿盘研齿方法，其特征是：摆杆(17)下端设有调节机构，用于调节推杆(16)的摆动幅度A，使摆动幅度A与端齿齿宽相适应。