CN106180909A - 一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置及方法 - Google Patents

一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置及方法 Download PDF

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    • B23F19/12—Chamfering the end edges of gear teeth by grinding

Abstract

本发明公开了一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置及方法，包含工装头(2)和工作体，所述工装头(2)上端可快速装拆至旋流式滚磨光整加工设备的主轴(1)上，所述工作体包括第一档杆、第二档杆、第三档杆，被加工工件在加工过程沿主轴(1)轴线方向上下强制摆动，进而使得磨块周期性通过被加工零件的内孔；其中第一档杆(301)和第二档杆(302)分别限制加工过程中被加工零件在磨块作用下的向上提升，第二档杆(302)和第三档杆(303)又分别限制被加工零件的自然下落；通过本发明的装置和方法加工齿套后，能够实现环形零件如齿套的内外圈的一次性整体表面处理且加工效果优良。

Description

一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置及方法
技术领域
本发明属于光整加工领域。具体为一种对齿套类零件进行装夹的机械装置，并且采用此装置对其进行旋流式滚磨光整加工时的加工方法。
背景技术
汽车同步器齿套是变速器总成中重要的零件之一，对于换挡性能起着至关重要的作用。实践中发现，齿套内、外部表面质量，尤其是齿套内花键齿形的棱边质量对于换挡过程的平顺性影响很大。当前随着同步器零件的精度越来越高，对于如何去除齿套内外表面毛刺、提高棱边质量的问题日益凸显。
目前，对于齿套内外圈表面的光整加工，小批量生产时一般采用手工去毛刺方法，去毛刺、棱边倒钝一次完成，但质量一致性差，效率极低；目前出现的去毛刺、抛光的专用机械装置，如有采用成型刀具沿齿套的齿形直线往复运动去除毛刺、或采用毛刺刷或抛光轮的旋转运动清除齿套端部毛刺、德国齿套复合加工专用机床配备自动去毛刺机构等，这些机械装置要么只能加工齿套特定部位的毛刺从而需要多道工序完成全部内外表面处理，要么价格高昂，无法适应去除国内广泛使用的成型铣刀工艺加工的齿套的毛刺等。
自由磨具光整加工技术及工艺已广泛应用于汽车零件的表面加工中，特别是旋流式滚磨光整加工是一种尤其适用于中小型短轴、凸轮(曲)轴及圆(环)形等零件的表面去毛刺、降低粗糙度、提高棱边质量的高效率工艺。实用新型专利ZL201020684929.8“一种自动光整机”提出了一种旋流式滚磨光整加工设备的基本结构。相较于其他机械式的表面处理方法，旋流式滚磨光整加工具有一系列特点：不分工序的一次性整体加工、加工效率高、加工质量好。但旋流式滚磨光整加工设备加工齿套类零件时，齿套外圈加工质量较好，但对齿套内圈的加工较差，这主要是由于现有齿套工装装置的设计不良，使磨料流对齿套内圈的相互作用有限导致。因此亟待找到一种适应旋流式滚磨光整加工设备的工装装置及工艺过程，能够实现齿套内、外圈的一次性整体表面加工。
发明内容
基于上述现有技术存在的主要缺陷，本发明提出一种采用旋流式滚磨光整加工设备加工齿套零件的工装装置及采用此装置进行旋流式滚磨光整加工时的方法，克服齿套内圈加工质量不良的问题。
为实现上述目的，本发明采取了如下的技术方案：
一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置，包含工装头(2)和工作体，所述工装头(2)上端可快速装拆至旋流式滚磨光整加工设备的主轴(1)上，所述工作体包括第一档杆、第二档杆、第三档杆，被加工工件在加工过程沿主轴(1)轴线方向上下强制摆动，进而使得磨块周期性通过被加工零件的内孔；其中第一档杆(301)和第二档杆(302)分别限制加工过程中被加工零件在磨块作用下的向上提升，第二档杆(302)和第三档杆(303)又分别限制被加工零件的自然下落；驱动旋流式滚磨光整加工设备的装好被加工工件的主轴以角速度ω1顺时针旋转，两个被加工工件在加工过程沿主轴轴线方向上下强制摆动，磨块周期性通过被加工零件的内孔。
所述的装置，所述工作体还包括第一连接块(601)、第一中间轴(801)、第一活动轴(501)，第一连接块(601)上端与工装头(2)的下端通过螺纹连接，所述第一连接块(601)的下端与第一中间轴(801)螺纹连接，第一档杆(301)穿过中空的第一连接块(601)，第一档杆(301)通过第一活动轴(501)与第一连接块(601)联接，使得第一档杆(301)以第一活动轴(501)为轴心可上下转动一定角度α，所述第一连接块(601)上安装有第一定位珠(401)，当第一档杆(301)调整好角度后，用所述第一定位珠(401)使第一档杆(301)相对固定在第一连接块(601)的当前位置；所述第一中间轴(801)的下端通过螺纹连接第二连接块(602)，将第一工件(701)穿过第一中间轴(801)，第二档杆(302)通过第二活动轴(502)与第二连接块(602)联接，使得第二档杆(302)以第二活动轴(502)为轴心可上下转动一定角度α，所述第二连接块(602)上安装有第二定位珠(402)，当第二档杆(302)调整好角度后，用所述第二定位珠(402)使第二档杆(302)相对固定在第二连接块(602)的当前位置，第一工件(701)即可活动放置在第二档杆(302)上；所述第二连接块(602)的下端与第二中间轴(802)螺纹连接；所述第二中间轴(802)的下端通过螺纹连接第三连接块(603)，将第二工件(702)穿过第二中间轴(802)，然后按上述同样方法连接第三档杆(303)，第三活动轴(503及第三定位珠(403)，第二工件(702)活动放置在第三档杆(303)上。
所述的装置，所述第一档杆(301)、第二档杆(302)、第三档杆(303)可转动的角度α＝45-60度。
所述的装置，第一档杆(301)、第二档杆(302)和第三档杆(303)角度均取从水平位置顺时针旋转25度，向右下方倾斜。
所述的装置，所述第一中间轴(801)或第二中间轴(802)采用碳钢材质，其外部附有尼龙或聚氨酯材料，包覆这些非金属材质主要是起保护作用，避免加工中磕碰工件的内部表面；
所述的装置，所述第一中间轴(801)或第二中间轴(802)截面形状可采用圆形、椭圆形、三角形、正方形、六边形、八边形。
所述的装置，所述第一中间轴(801)或第二中间轴(802)的截面为三角形，三角形的外接圆直径至D为第一工件(701)或第二工件(702)的内径，有利于加工过程中磨块有效穿过被加工工件内孔；
所述的装置，所述第一中间轴(801)或第二中间轴(802)的截面的外接圆直径取
所述的装置，所述第一档杆(301)、第二档杆(302)、第三档杆(303)采用碳钢材质，其外部附有尼龙或聚氨酯材料，其截面形状可采用圆形、椭圆形、正方形；
所述的装置，所述第一档杆(301)、第二档杆(302)、第三档杆(303)的长度m大于第一工件(701)或第二工件(702)的外径。
所述的装置，所述第一档杆(301)与第二档杆(302)之间的距离，或第二档杆(302)与第三档杆(303)之间的距离l＝1.5h至2.5h，h为第一工件(701)或第二工件(702)的厚度。
根据上述任一所述装置进行光整加工的方法，包括以下步骤：
(1)驱动旋流式滚磨光整加工设备的装好被加工工件的主轴以角速度ω1顺时针旋转，两个被加工工件在加工过程沿主轴轴线方向上下强制摆动，磨块周期性通过被加工零件的内孔，保持旋流式滚磨光整加工设备的滚筒静止不动，加工时间为t1；
(2)加工时间t1到后，主轴仍保持角速度ω1顺时针旋转，驱动滚筒以角速度ω2逆时针旋转，加工时间为t2；
(3)加工时间t2到后，驱动主轴以角速度ω1逆时针旋转，停止滚筒的旋转，加工时间为t3；
(4)加工时间为t3到后，主轴仍保持以角速度ω1逆时针旋转，驱动滚筒以角速度ω2顺时针旋转，加工时间为t4，加工时间到后光整加工完成。
所述的方法，主轴角速度ω1的取值范围为2π/s～7π/s，滚筒角速度ω2的取值范围为1π/s～4π/s，t1取值1～15分钟，t2取值1～15分钟，t3取值1～15分钟，t4取值1～15分钟。
本发明一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置及方法与现有技术相比具有的有益效果是：工件非完全固定的装夹方式及倾斜可调角度的档杆，可保证磨料流对齿套内圈的相互作用强烈，能够实现齿套内外圈或其他对内外圈有光整要求的环形零件的一次性整体表面处理且加工效果优良。
附图说明
图1是本发明一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置的结构示意图。
图2是本发明实施例所加工的同步器齿套工件图。
图3是光整加工前齿套内花键齿端的表面形态。
图4是采用本发明及工艺过程后齿套内花键齿端的表面形态。
图5是采用MarSurf XC2型轮廓仪检测图4的齿套内花键齿端的棱边形态图。
具体实施方式
以下结合具体实施例，对本发明进行详细说明。
如图1所示，一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置，包含工装头2和工作体，所述工装头2上端可快速装拆至旋流式滚磨光整加工设备的主轴1上，所述工作体包括第一连接块、第一档杆、第一中间轴、第一活动轴，第一连接块601上端与工装头2的下端通过螺纹连接，所述第一连接块601的下端与第一中间轴801螺纹连接，第一档杆301穿过中空的第一连接块601，第一档杆301通过第一活动轴501与第一连接块601联接，使得第一档杆301以第一活动轴501为轴心可上下转动一定角度α，所述第一连接块601上安装有第一定位珠401，当第一档杆301调整好角度后，用所述第一定位珠401使第一档杆301相对固定在第一连接块601的当前位置；所述第一中间轴801的下端通过螺纹连接第二连接块602，将第一工件701穿过第一中间轴801，然后按上述同样方法连接第二档杆302，第二活动轴502及第二定位珠402，这样，第一工件701即可活动放置在第二档杆302上；
以下按照上述方式继续叠加第二中间轴802、第三连接块603、第二工件702、第三档杆303、第三活动轴503、第三定位珠403，所述第二连接块602的下端与第二中间轴802螺纹连接；所述第二中间轴802的下端通过螺纹连接第三连接块603，将第二工件702穿过第二中间轴802，然后连接第三档杆303，第三活动轴503及第三定位珠403，这样，第二工件702即可活动放置在第三档杆303上，根据加工效率要求可按照上述结构和连接方式继续叠加。
如图1所示，所述第一档杆301或第二档杆302或第三档杆303可转动的角度α＝45-60度。本实施例第一档杆301、第二档杆302和第三档杆303角度均取从水平位置顺时针旋转25度，向右下方倾斜。
图1所示，所述第一中间轴801或第二中间轴802采用碳钢材质，其外部附有尼龙或聚氨酯材料，包覆这些非金属材质主要是起保护作用，避免加工中磕碰工件的内部表面。其截面形状可采用圆形、椭圆形、三角形、正方形、六边形、八边形，选择哪一种截面形状完全根据所加工工件不同而定。本实施例要光整加工齿套零件，中间轴截面形状选择三角形。
如图1所示，所述第一中间轴801或第二中间轴802的截面的外接圆直径至D为第一工件701或第二工件702的内径，这样可以有利于加工过程中磨块有效穿过被加工工件内孔。本实施例三角形截面的外接圆直径取
所述第一档杆301、第二档杆302、第三档杆303采用碳钢材质，其外部附有尼龙或聚氨酯材料，目的同样是保护工件防止磕碰。其截面形状可采用圆形、椭圆形、正方形。截面形状的选择主要是根据选用磨料的不同而异，本实施例选择椭圆形的截面。
所述第一档杆301、第二档杆302、第三档杆303的长度m大于第一工件701或第二工件702的外径。
所述第一档杆301与第二档杆302之间的距离，或第二档杆302与第三档杆303之间的距离l＝1.5h至2.5h，h为第一工件701或第二工件702的厚度。
本发明还提供一种工艺过程：采用本发明的装置，一套装置安装两个图2所示的加工工件—即同步器齿套，要求去除内外部棱边毛刺，齿套的内花键齿端棱边倒钝，加工量为0.02—0.1mm。2个同步器齿套顺序安装，即：第一连接块601上端与工装头2的下端通过螺纹连接，第一连接块601的下端与第一中间轴801螺纹连接，第一档杆301穿过中空的第一连接块601，通过第一活动轴501与第一连接块601联接，使得第一档杆301以第一活动轴501为轴心可上下转动一定角度α，第一连接块601上安装有第一定位珠401，当第一档杆301调整好角度后，用第一定位珠401暂时固定住第一档杆301的当前位置，第一中间轴801的下端螺纹连接另一个第二连接块602，将第一工件701穿过第一中间轴801，然后按上述同样方法连接第二档杆302，第二活动轴502及第二定位珠402，这样第一工件701即可活动放置在第二档杆302上，以下按照上述方式继续叠加第二中间轴802，第三连接块603，放置第二工件702，安装第三档杆303、第三活动轴503、第三定位珠403，这样，第二工件702也活动放置在第三档杆303上。旋流式滚磨光整设备配备直径为1米的滚筒。采用本发明的工艺过程如下：
(1)分别将第一档杆301、第二档杆302与第三档杆303分别从水平位置顺时针旋转30度，这个角度可以使被加工工件在加工过程沿主轴轴线方向上下强制摆动，进而使得磨块周期性通过被加工零件的内孔，提高孔表面的结构的光整加工效率。其中第一档杆301和第二档杆302分别限制加工过程种两个被加工零件在磨块作用下的向上提升，第二档杆302和第三档杆303又分别限制2个被加工零件的自然下落。驱动旋流式滚磨光整加工设备的装好被加工工件的主轴以角速度ω1顺时针旋转，两个被加工工件在加工过程沿主轴轴线方向上下强制摆动，磨块周期性通过被加工零件的内孔，保持旋流式滚磨光整加工设备的滚筒静止不动，加工时间为t1；
(2)加工时间t1到后，主轴仍保持角速度ω1顺时针旋转，驱动滚筒以角速度ω2逆时针旋转，加工时间为t2；
(3)加工时间t2到后，驱动主轴以角速度ω1逆时针旋转，停止滚筒的旋转，加工时间为t3；
(4)加工时间为t3到后，主轴仍保持以角速度ω1逆时针旋转，驱动滚筒以角速度ω2顺时针旋转，加工时间为t4，加工时间到后光整加工完成。
以直径为1米的滚筒为例，主轴角速度ω1的取值范围为2π/s～7π/s，滚筒角速度ω2的取值范围为1π/s～4π/s，t1取值1～15分钟，t2取值1～15分钟，t3取值1～15分钟，t4取值1～15分钟。
齿套加工效果说明：从图3可以看出，加工前的齿套内花键齿端的表面棱边锋利且存在毛刺；对比图4的采用本发明装置及工艺过程后的结果，可以看出，光整加工后的棱边圆滑倒钝，毛刺去除，从图5的轮廓仪检测数据可以证实，采用本发明装置及过程后，棱边去除量均在所要求的范围之内。
本实施例仅为本发明的示例性实施例，不用于限制本发明，本发明的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本发明的实质和保护范围内对本发明做出各种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种同步器齿套类零件旋流式滚磨光整加工工装装置，其特征在于，包含工装头(2)和工作体，所述工装头(2)上端可快速装拆至旋流式滚磨光整加工设备的主轴(1)上，所述工作体包括第一档杆、第二档杆、第三档杆，被加工工件在加工过程沿主轴(1)轴线方向上下强制摆动，进而使得磨块周期性通过被加工零件的内孔；其中第一档杆(301)和第二档杆(302)分别限制加工过程中被加工零件在磨块作用下的向上提升，第二档杆(302)和第三档杆(303)又分别限制被加工零件的自然下落；驱动旋流式滚磨光整加工设备的装好被加工工件的主轴以角速度ω1顺时针旋转，两个被加工工件在加工过程沿主轴轴线方向上下强制摆动，磨块周期性通过被加工零件的内孔。
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述工作体还包括第一连接块(601)、第一中间轴(801)、第一活动轴(501)，第一连接块(601)上端与工装头(2)的下端通过螺纹连接，所述第一连接块(601)的下端与第一中间轴(801)螺纹连接，第一档杆(301)穿过中空的第一连接块(601)，第一档杆(301)通过第一活动轴(501)与第一连接块(601)联接，使得第一档杆(301)以第一活动轴(501)为轴心可上下转动一定角度α，所述第一连接块(601)上安装有第一定位珠(401)，当第一档杆(301)调整好角度后，用所述第一定位珠(401)使第一档杆(301)相对固定在第一连接块(601)的当前位置；所述第一中间轴(801)的下端通过螺纹连接第二连接块(602)，将第一工件(701)穿过第一中间轴(801)，第二档杆(302)通过第二活动轴(502)与第二连接块(602)联接，使得第二档杆(302)以第二活动轴(502)为轴心可上下转动一定角度α，所述第二连接块(602)上安装有第二定位珠(402)，当第二档杆(302)调整好角度后，用所述第二定位珠(402)使第二档杆(302)相对固定在第二连接块(602)的当前位置，第一工件(701)即可活动放置在第二档杆(302)上；所述第二连接块(602)的下端与第二中间轴(802)螺纹连接；所述第二中间轴(802)的下端通过螺纹连接第三连接块(603)，将第二工件(702)穿过第二中间轴(802)，然后按上述同样方法连接第三档杆(303)，第三活动轴(503及第三定位珠(403)，第二工件(702)活动放置在第三档杆(303)上。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一档杆(301)、第二档杆(302)、第三档杆(303)可转动的角度α＝45-60度。
4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，第一档杆(301)、第二档杆(302)和第三档杆(303)角度均取从水平位置顺时针旋转25度，向右下方倾斜。
5.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一中间轴(801)或第二中间轴(802)采用碳钢材质，其外部附有尼龙或聚氨酯材料，包覆这些非金属材质主要是起保护作用，避免加工中磕碰工件的内部表面；所述第一中间轴(801)或第二中间轴(802)截面形状可采用圆形、椭圆形、三角形、正方形、六边形、八边形。
6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一中间轴(801)或第二中间轴(802)的截面为三角形，三角形的外接圆直径至D为第一工件(701)或第二工件(702)的内径，有利于加工过程中磨块有效穿过被加工工件内孔；所述第一中间轴(801)或第二中间轴(802)的截面的外接圆直径取
7.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一档杆(301)、第二档杆(302)、第三档杆(303)采用碳钢材质，其外部附有尼龙或聚氨酯材料，其截面形状可采用圆形、椭圆形、正方形；所述第一档杆(301)、第二档杆(302)、第三档杆(303)的长度m大于第一工件(701)或第二工件(702)的外径。
8.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述第一档杆(301)与第二档杆(302)之间的距离，或第二档杆(302)与第三档杆(303)之间的距离l＝1.5h至2.5h，h为第一工件(701)或第二工件(702)的厚度。
9.根据权利要求1-8任一所述装置进行光整加工的方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)驱动旋流式滚磨光整加工设备的装好被加工工件的主轴以角速度ω1顺时针旋转，两个被加工工件在加工过程沿主轴轴线方向上下强制摆动，磨块周期性通过被加工零件的内孔，保持旋流式滚磨光整加工设备的滚筒静止不动，加工时间为t1；
(2)加工时间t1到后，主轴仍保持角速度ω1顺时针旋转，驱动滚筒以角速度ω2逆时针旋转，加工时间为t2；
(3)加工时间t2到后，驱动主轴以角速度ω1逆时针旋转，停止滚筒的旋转，加工时间为t3；
(4)加工时间为t3到后，主轴仍保持以角速度ω1逆时针旋转，驱动滚筒以角速度ω2顺时针旋转，加工时间为t4，加工时间到后光整加工完成。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，主轴角速度ω1的取值范围为2π/s～7π/s，滚筒角速度ω2的取值范围为1π/s～4π/s，t1取值1～15分钟，t2取值1～15分钟，t3取值1～15分钟，t4取值1～15分钟。
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