CN109366374B - 一种基于3d打印技术的电镀cbn砂轮内冷装置及其内冷方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置及其内冷方法，内冷装置包括工作模块和油路模块；所述工作模块包括电镀CBN砂轮；所述油路模块包括高速轴承、油盖、油管接头和油套；内冷方法，将齿轮放置于垫片上，切削液通过油管接头喷入，通过油套的径向油孔进入油套的轴向油孔中，从油套的轴向油孔进入到电镀CBN砂轮上的进油孔中，从进油孔进入到电镀CBN砂轮的环形腔体内，在离心力的作用下，切削液一部分进入电镀CBN砂轮的冷却润滑孔中，另一部分进入所述电镀CBN砂轮顶部排屑油孔孔中；本发明保证了成形磨齿过程中的散热效果，对减少磨齿烧伤等问题具有显著的效果。

Description

一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置及其内冷方法

技术领域

本发明专利涉及齿轮磨削领域，具体涉及一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置及其内冷方法。

背景技术

随着我国工业水平的不断进步，对于齿轮的需求越来越多，精度也越来越高，现在磨齿工艺已经广泛的应用于齿轮精加工当中，是淬火尺寸精加工主要的方法，经过磨齿后齿轮的表面精度得到显著改善，对降低传动噪声，提高传动效率以及提高使用寿命都具有即为重要的意义。磨齿方法分为展成法和成形法两种，从加工精度的角度来说，展成法的展成运动链长，刚度差，展成机构重量大，被磨齿轮重量变动大，因而所能达到的精度有限，相对而言，成形法的修整器尺寸较小，可以达到较高的加工精度，同时，结构亦较简单；从加工效率来说，展成法要往复运动多次才能完整的加工一个渐开线齿面，而成形法往复运动一次便可以加工一个齿槽，成形法的加工效率较高；所以成形法磨齿的应用较为广泛。但是随着磨齿技术广泛的应用于齿轮加工中，一些存在的问题暴露了出来，磨齿烧伤的问题就是其中的关键问题之一。

在齿轮磨削过程中会产生大量的磨削热，一部分磨削热会被切削液带走，另一部分会被传导入加工齿轮和磨削砂轮内，由于成形法磨削中切削液很难进入磨削区域，所以导致切削液带走的热量较少，同时，砂轮和被磨齿轮的散热性能比较差，基于以上原因导致齿轮在磨削热的作用下温度快速升高；在磨削热大量产生的时候会在齿面浅层形成回火层，在磨削特别异常时，甚至会达到相变乃至熔化温度，经切削液激冷形成二次淬火层，从而造成磨齿烧伤。在大模数齿轮中产生磨齿烧伤的现象较为显著。

目前对于磨齿烧伤有以下几种方法：1、提高齿轮淬火前粗加工加工精度，尽量减少齿根部对磨削的影响；2、通过做好渗碳淬火得到一个变形量最小的磨齿毛坯；3、通过仔细的找正发现零件的变形规律，以便调整实际加工的砂轮起刀位置，并在实际加工时，再让出一定的安全余量；4、适当的调整磨削的参数,对于齿根部压力角小的齿形，减少进给量，增大修整量，减少修整间隔；5、增加冷却油压力和流量，并且调整好喷油管的角度等。通过以上方式在一定程度上改善了磨齿烧伤的问题，但是效果仍不太显著，磨齿烧伤始终是制约着淬火齿轮精加工的一个关键问题。

因此，现有技术中需要一种能够有效的保证成形磨齿过程中的散热效果，减少磨齿烧伤的技术方案。

发明内容

为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置，其特征在于：包括工作模块和油路模块。

所述工作模块包括电镀CBN砂轮。

所述电镀CBN砂轮是由3D打印技术制成。

所述电镀CBN砂轮的中部为通孔。

所述电镀CBN砂轮两侧的环形曲面上均匀分布有冷却润滑孔。

所述电镀CBN砂轮的顶部有均匀分布的排屑油孔。所述排屑油孔与所述冷却润滑孔接通。

所述电镀CBN砂轮的一个侧面上有呈圆周均匀分布的进油孔。记电镀CBN砂轮上具有进油孔的侧面为第一侧面，背向进油孔的侧面为第二侧面。

所述电镀CBN砂轮内部中心为环形腔体。所述环形腔体与排屑油孔接通，且所述环形腔体与进油孔接通。

在内冷时，磨齿机床的主轴配合在电镀CBN砂轮的通孔中，所述主轴上的止动片固定在电镀CBN砂轮的第一侧面上，所述主轴上的垫片固定在电镀CBN砂轮的第二侧面上，磨齿机床的传动带驱动主轴转动。

所述油路模块包括高速轴承、油盖、油管接头和油套。

所述油盖的中部为螺纹通孔。

所述油管接头安装在所述油盖的螺纹通孔内。

所述高速轴承套装在油盖上，并与油盖相配合。

所述油套为圆环状结构。所述油套的轴向加工有呈圆周均匀分布的轴向油孔。所述轴向油孔为盲孔，所述轴向油孔与电镀CBN砂轮上的进油孔相对应。所述油套的径向加工有径向油孔，所述径向油孔穿过所述油套的内壁，并与所述轴向油孔接通。

所述油套的一端套装在所述高速轴承上，另一端与电镀CBN砂轮固定连接。

所述高速轴承、油盖、油管接头和油套与所述工作模块形成密闭油腔。在内冷时，切削液通过所述油管接头进入到所述密闭油腔内。

进一步，所述电镀CBN砂轮的实体部分采用疏松状结构，所述疏松状结构从内而外平均密度逐渐增加。

进一步，所述油路模块还包括密封圈。所述密封圈的内圈配合在油盖上，并紧贴在高速轴承的侧面。

本发明还涉及一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置的内冷方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将油管的切削液通过所述油管接头喷入到所述密闭油腔内。

2)所述密闭油腔内的切削液通过所述油套的径向油孔进入所述油套的轴向油孔中。

3)切削液从所述油套的轴向油孔进入到电镀CBN砂轮上的进油孔中。

4)切削液从所述电镀CBN砂轮上的进油孔进入到所述电镀CBN砂轮的环形腔体内。

5)磨齿机床的传动带驱动主轴转动，带动电镀CBN砂轮转动，在离心力的作用下，切削液一部分进入所述电镀CBN砂轮的冷却润滑孔中，到达磨削的工作区域，另一部分进入所述电镀CBN砂轮顶部排屑油孔孔中。

本发明的技术效果是毋庸置疑的，通过本发明改变了传统成形法磨齿的冷却形式，采用内冷的方式对磨削过程进行冷却，保证磨削工作面冷却润滑作用的均匀一致性，解决了成形磨齿外冷的过程中切削液分布不均匀甚至部分工作面无切削液的现象，对保证成形磨齿过程中的散热效果，减少磨齿烧伤等问题具有显著的效果。

附图说明

图1为本发明的总装图；

图2为图1的剖视图；

图3为本发明电镀CBN砂轮的结构示意图；

图4为图3的剖视图；

图5为本发明油套的结构示意图；

图6为图5的剖视图；

图7为本发明油盖的结构示意图；

图8为图7的剖视图。

图中：电镀CBN砂轮1、通孔101、冷却润滑孔102、排屑油孔103、进油孔104、环形腔体105、主轴2、止动片3、垫片4、传动带5、高速轴承6、油盖7、螺纹通孔701、油管接头8、油套9、轴向油孔901、径向油孔902、密闭油腔X和密封圈10。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。

实施例1：

参见图1至图8，一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置，其特征在于：包括工作模块和油路模块。

所述工作模块包括电镀CBN砂轮1。

所述电镀CBN砂轮1是由3D打印技术制成。

所述电镀CBN砂轮1的中部为通孔101。

所述电镀CBN砂轮1两侧的环形曲面上均匀分布有冷却润滑孔102。

所述电镀CBN砂轮1的顶部有均匀分布的排屑油孔103。所述排屑油孔103与所述冷却润滑孔102接通。

所述电镀CBN砂轮1的一个侧面上有呈圆周均匀分布的进油孔104。记电镀CBN砂轮1上具有进油孔104的侧面为第一侧面，背向进油孔104的侧面为第二侧面。

所述电镀CBN砂轮1内部中心为环形腔体105。所述环形腔体105与排屑油孔103接通，且所述环形腔体105与进油孔104接通。

在内冷时，磨齿机床的主轴2配合在电镀CBN砂轮1的通孔101中，所述主轴2上的止动片3固定在电镀CBN砂轮1的第一侧面上，所述主轴2上的垫片4固定在电镀CBN砂轮1的第二侧面上，止动片3、垫片4和主轴2将整个电镀CBN砂轮1夹紧，主轴2为阶梯轴，磨齿机床的传动带5驱动主轴2转动。

所述油路模块即为保证切削液进入电镀CBN砂轮1内部的辅助结构，包括高速轴承6、油盖7、油管接头8和油套9。

所述油盖7的中部为螺纹通孔701。

所述油管接头8安装在所述油盖7的螺纹通孔701内。

所述高速轴承6套装在油盖7上，并与油盖7相配合，起到了对高速轴承6内圈的密封效果。所述高速轴承6起到了动静转换的作用，保证进油管处于静止状态。

所述油套9为圆环状结构。所述油套9的轴向加工有呈圆周均匀分布的轴向油孔901。所述轴向油孔901为盲孔，所述轴向油孔901与电镀CBN砂轮1上的进油孔104相对应。所述油套9的径向加工有径向油孔902，所述径向油孔902穿过所述油套9的内壁，并与所述轴向油孔902接通。

所述油套9的一端套装在所述高速轴承6上，另一端通过高温的金属粘接剂与电镀CBN砂轮1固定连接。在内冷时，所述油套9随着电镀CBN砂轮1做高速旋转运动。

所述高速轴承6、油盖7、油管接头8和油套9与所述工作模块形成密闭油腔X。在内冷时，切削液通过所述油管接头8进入到所述密闭油腔X内，通过油套9的轴向油孔901和径向油孔902流入电镀CBN砂轮1的环形腔体105中，经电镀CBN砂轮1的冷却润滑孔102和排屑油孔103流出。

本实施例中，为保证轻量化的设计理念及砂轮基体的强度要求，所述电镀CBN砂轮1的实体部分采用疏松状结构，疏松状结构从内而外平均密度逐渐增加。值得说明的是，平均密度为单位体积内电镀CBN砂轮1的质量，所述单位体积既包括疏松状结构的实体材料体积，又包括疏松状结构内部孔洞的体积。

实施例2：

本实施例结构同实施例1，进一步的，所述油路模块还包括密封圈10。

所述密封圈10的内圈配合在油盖7上，并紧贴在高速轴承6的侧面，即整个密封圈10位于密闭油腔X内，所述密封圈10与高速轴承6配合使用，实现高速轴承6内外圈之间的密封，保证密封效果。

实施例3：

参见图1至图8，本实施例公开了一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置的内冷方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)将油管的切削液通过所述油管接头8喷入到所述高速轴承6、油盖7、油管接头8和油套9与所述工作模块形成密闭油腔X内。

2)所述密闭油腔X内的切削液通过所述油套9的径向油孔902进入所述油套9的轴向油孔901中。

3)切削液从所述油套9的轴向油孔901进入到电镀CBN砂轮1上的进油孔104中。

4)切削液从所述电镀CBN砂轮1上的进油孔104进入到所述电镀CBN砂轮1的环形腔体105内。

5)磨齿机床的传动带5驱动主轴2转动，主轴2带动电镀CBN砂轮1转动，在离心力的作用下，切削液一部分进入所述电镀CBN砂轮1的冷却润滑孔102中，到达磨削的工作区域，起到冷却润滑的作用，另一部分进入所述电镀CBN砂轮1顶部排屑油孔103孔中，起到排屑的作用。

经过上述步骤即可实现成形磨齿的内冷方法。

Claims (3)

1.一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置，其特征在于：包括工作模块和油路模块；

所述工作模块包括电镀CBN砂轮(1)；

所述电镀CBN砂轮(1)是由3D打印技术制成；

所述电镀CBN砂轮(1)的中部为通孔(101)；

所述电镀CBN砂轮(1)两侧的环形曲面上均匀分布有冷却润滑孔(102)；

所述电镀CBN砂轮(1)的顶部有均匀分布的排屑油孔(103)；所述排屑油孔(103)与所述冷却润滑孔(102)接通；

所述电镀CBN砂轮(1)的一个侧面上有呈圆周均匀分布的进油孔(104)；记电镀CBN砂轮(1)上具有进油孔(104)的侧面为第一侧面，背向进油孔(104)的侧面为第二侧面；

所述电镀CBN砂轮(1)内部中心为环形腔体(105)；所述环形腔体(105)与排屑油孔(103)接通，且所述环形腔体(105)与进油孔(104)接通；

在内冷时，磨齿机床的主轴(2)配合在电镀CBN砂轮(1)的通孔(101)中，所述主轴(2)上的止动片(3)固定在电镀CBN砂轮(1)的第一侧面上，所述主轴(2)上的垫片(4)固定在电镀CBN砂轮(1)的第二侧面上，磨齿机床的传动带(5)驱动主轴(2)转动；

所述油路模块包括高速轴承(6)、油盖(7)、油管接头(8)和油套(9)；

所述油盖(7)的中部为螺纹通孔(701)；

所述油管接头(8)安装在所述油盖(7)的螺纹通孔(701)内；

所述高速轴承(6)套装在油盖(7)上，并与油盖(7)相配合；

所述油套(9)为圆环状结构；所述油套(9)的轴向加工有呈圆周均匀分布的轴向油孔(901)；所述轴向油孔(901)为盲孔，所述轴向油孔(901)与电镀CBN砂轮(1)上的进油孔(104)相对应；所述油套(9)的径向加工有径向油孔(902)，所述径向油孔(902)穿过所述油套(9)的内壁，并与所述轴向油孔(902)接通；

所述油套(9)的一端套装在所述高速轴承(6)上，另一端与电镀CBN砂轮(1)固定连接；

所述油路模块还包括密封圈(10)；所述密封圈(10)的内圈配合在油盖(7)上，并紧贴在高速轴承(6)的侧面；

所述高速轴承(6)、油盖(7)、油管接头(8)和油套(9)与所述工作模块形成密闭油腔(X)；在内冷时，切削液通过所述油管接头(8)进入到所述密闭油腔(X)内。

2.根据权利要求1所述的一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置，其特征在于：所述电镀CBN砂轮(1)的实体部分采用疏松状结构，所述疏松状结构从内而外平均密度逐渐增加。

3.一种基于权利要求1所述的一种基于3D打印技术的电镀CBN砂轮内冷装置的内冷方法，其特征在于，包括以下步骤：

1)将油管的切削液通过所述油管接头(8)喷入到所述密闭油腔( X) 内；

2)所述密闭油腔(X)内的切削液通过所述油套(9)的径向油孔(902)进入所述油套(9)的轴向油孔(901)中；

3)切削液从所述油套(9)的轴向油孔(901)进入到电镀CBN砂轮(1)上的进油孔(104)中；

4)切削液从所述电镀CBN砂轮(1)上的进油孔(104)进入到所述电镀CBN砂轮(1)的环形腔体(105)内；

5)磨齿机床的传动带(5)驱动主轴(2)转动，带动电镀CBN砂轮(1)转动，在离心力的作用下，切削液一部分进入所述电镀CBN砂轮(1)的冷却润滑孔(102)中，到达磨削的工作区域，另一部分进入所述电镀CBN砂轮(1)顶部排屑油孔(103)孔中。

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