CN1094394C - 精整螺旋齿轮的设备和方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种螺旋齿轮齿形精整的设备和方法，它能够缩短精整操作周期，提高生产效率，并使生产设备低廉。为达到上述目的，该精整设备包括一个放置齿轮坯料W的下冲头7，它带有一个可旋转的第一下冲头7a和一个非旋转的第二下冲头7b。一个精整模8被制成可以旋转并可竖直运动，其内周齿牙s与第一下冲头7a的外周齿牙p啮合。一个用于将齿轮坯料W压入精整模8的上冲头9被制成带有一个可旋转的第一上冲头9a和一个非旋转的第二上冲头9b。上冲头9竖直运动，它的外周表面上带有外周齿牙q。

Description

精整螺旋齿轮的设备和方法

本发明涉及螺旋齿轮的精整领域，具体地说涉及一种精整烧结粉末材料制成的螺旋齿轮齿形的装置和方法，以提高螺旋齿轮的齿形精度或类似性能。

到目前为止，对于精整具有非线性齿牙轨迹的螺旋齿轮齿牙的齿形精整设备，已经知道如日本专利公开H02-63634中披露的技术。该设备包括一个放置齿轮坯料的内下模，一个适合与齿轮坯料的齿牙接合或配合来精整齿形的外下模，一个向里挤压外下模中的齿轮坯料的上模，以及一个转动驱动机构，当上模挤压齿轮坯料时，它用来驱动外下模与上模的下降移动同步地转动，其中外下模对被压入上模和内下模之间的受压状态的齿轮坯料进行精整。当从模中移去或取出齿轮坯料时，上模向上移动，活塞杆被向上推，驱动内下模向上，因而将齿轮坯料从外下模中退出。然后，齿轮坯料被脱模销向上推，从内下模中取出。

但是，上述的齿形精整装置的精整加工需要长的循环时间，在精整产品退出前尤其需要的时间长。此外，移去产品的结构比较复杂，设备费用大。

因此本发明第一个目的在于提供一种精整螺旋齿轮的设备和方法，它能通过缩短移去精整后产品所用的时间，使得精整周期缩短，同时简化了移去产品的结构，从而降低了设备的费用。

为了达到上述目的，依照本发明一种用于精整螺旋齿轮的齿形的设备包括：一个上面放置有齿轮坯料的下冲头，一个可以竖直运动向下压齿轮坯料的上冲头，以及一个精整模，它使其内周齿牙与上冲头压下的齿轮坯料啮合，从而精整该齿轮坯料的齿形，其中，所述下冲头包括一个第一和第二下冲头，所述第二下冲头非旋转地支撑放在其上的齿轮坯料，第一下冲头被设置成环绕第二下冲头可轴向旋转，并且其上带有外周齿牙，其中，当精整模内周齿牙与第一下冲头的外周齿牙相互啮合时，精整模可轴向旋转，并且可以上下运动，并且上冲头可以轴向旋转，并带有外周齿牙，外周齿牙与精整模的内周齿牙啮合。

在本发明的另一个方面，一种精整螺旋齿轮的齿形的方法，包括以下步骤：将一个放置在下冲头上的齿轮坯料非转动定位，一个上冲头将齿轮坯料向下压入精整模中，当齿轮坯料的齿牙和上冲头的外周齿牙与精整模的内周齿牙相互啮合时，精整齿轮坯料的齿形，结束精整步骤后，通过旋转降低精整模并移开上冲头，使精整模与上冲头和齿轮坯料脱离啮合，以便移去齿轮坯料。

在这种结构中，不需要象传统旋转驱动装置那样的锁定装置，因而使得结构简单、造价低廉，缩短了从精整到移去齿轮坯料的各个步骤所需时间，从而提高了生产效率。

本发明的另一个方面提供了一种用于精整螺旋齿轮的齿形的装置，它包括：一个上面放置有齿轮坯料的下冲头，一个可以竖直运动向下压齿轮坯料的上冲头，以及一个精整模，它的内周齿牙与上冲头压下的齿轮坯料啮合，从而精整该齿轮坯料的齿形，其中，下冲头包括一个第一和第二下冲头，第二下冲头非旋转地支撑放在其上的齿轮坯料，第一下冲头被设置成环绕第二下冲头可轴向旋转，并且其上带有外周齿牙，这样，当精整模内周齿牙与第一下冲头的外周齿牙相互啮合时，精整模可轴向旋转，并且可以上下运动，并且上冲头带有一个非旋转的第二上冲头，而第一上冲头设置成可以环绕第二上冲头轴向旋转，第一上冲头带有外周齿牙，外周齿牙与精整模的内周齿牙啮合。

本发明另一个方面提供一种螺旋齿轮精整方法，它包括以下步骤：将一个放置在下冲头上的齿轮坯料非转动定位，一个上冲头将齿轮坯料向下压入精整模中，当齿轮坯料的齿牙和上冲头的外周齿牙与精整模的内周齿牙相互啮合时，精整齿轮坯料的齿形，结束精整步骤后，通过旋转所述上模和精整模，使上模向上移动，精整模向下运动，使得上冲头和精整模与齿轮坯料脱离啮合，并移去齿轮坯料。

本设备的结构与所描述的第一个设备不同点在于：该设备中的上冲头有一个可旋转的第一上冲头而不是上述第一个设备中的非旋转的上冲头。当采用此处所述方法用可旋转上冲头进行精整操作时，能够更快地移去精整完毕的齿轮。也就是说，当上冲头制成非旋转型时，在精整步骤结束时，上冲头保持与精整模的内周齿牙啮合。这样只有精整模旋转并向下运动，使得上冲头与精整模的内周齿牙脱离啮合时，上冲头才能升起，而齿轮才能移开。

因而，上冲头的第一上冲头制成可以旋转的，当结束精整步骤时，上冲头的向上运动几乎可以与精整模的向下运动同时进行，从而缩短了移去齿轮的时间。

在第一上冲头和精整模之间或者在第一上冲头和第一下冲头之间最好带有相位调整装置，以便在它们回到初始位置时调整它们之间的相位。当旋转第一上冲头和精整模而向下移动上冲头时，如果第一上冲头的外周齿牙和精整模的内周齿牙相位不一致，很难平稳地进行精整。因而提供一个相位调整装置用于将第一上冲头的外周齿牙和精整模的内周齿牙调整到它们的初始位置，从而在上冲头的随后向下运动前将它们的相位调整成相互对正。其中，因为精整模的内周齿牙和第一下冲头的外周齿牙相互啮合，如果第一下冲头和第一上冲头的相对相位调整到相互对正，也就能够达到同样的效果。

本发明的上述以及其他目的和优点，参照附图及下述详细的说明将显而易见。

图1是本发明第一实施例的剖视图，示意了精整设备的初始状态，此时齿轮坯料放在预定位置；

图2是第一实施例的剖视图，示意了精整步骤完成不久的一个状态；

图3(A)和(B)是第一上冲头的相位调整装置的示意图；

图4(A)和(B)是精整模的相位调整装置的示意图；

图5(A)，(B)，(C)和(D)是第一实施例中精整设备的操作示意图；

图6(A)，(B)，(C)和(D)是第二实施例中精整设备的操作示意图。

下面将参照附图说明本发明的最佳实施例，其中，图1是本发明精整设备的第一实施例的剖面图，在此，齿轮坯料位于初设位置上；图2是第一实施例的一个相同视图，示意了精整步骤完成后不久的状态。

本发明的精整设备1是作为提高齿形精度、齿牙表面粗糙度或类似性能的齿形精整设备，其中齿轮坯料W是由烧结粉末材料制成。如图1所示，设备1包括一个基座2，一个基座导向柱3，一个滑动安装在导向柱3的较低位置处的下板4，一个滑动安装在导向柱3的中间位置处的模具支座5，以及一个滑动安装在导向柱3的较高位置处的上板6。下冲头7安装在下板4或其他部件上。精整模8安装在模具支座5中，上冲头9安装在上板6的上冲头板6a上。

在上述结构中，当上冲头9向下移动到齿轮坯料W上，将齿轮坯料W向下压到精整模8中的内凹部分中时，齿轮坯料W中多个齿Wa中的每一个的轮廓就由精整模8的内周齿S用下述方式校正或精整。齿轮坯料W在中间部分形成有一个突起部，突起部有一个通孔，中间穿过一个轴。在这个中间通孔周围，沿齿轮坯料W的圆周方向径向向外形成有多个开口。在精整步骤之前，在齿轮坯料W的外周部分形成齿牙Wa。

下冲头7有一个固定在下板4上的第二下冲头7b，以及一个第一下冲头7a，第一下冲头7a旋转安装在第二下冲头7b的外周面上，二者轴向对中。第二下冲头7b里面有一个工件设置销11(work set pin 11)，它穿过第二下冲头7b的中心，可上下滑动。在第二下冲头7b里面还有多个定位销12、12，它们沿着第二下冲头7b圆周方向环绕工件设置销11纵向延伸，以便能够啮合并穿过齿轮坯料W的开口。工件设置销11固定在位于基座2上的缸体单元13中一个杆的顶端，以便在竖直方向上下运动。多个定位销12、12中每一个的下端也都固定在基座2上。

第一下冲头7a的外周面上制有螺旋形外周齿牙p，其齿距对应于齿轮坯料W的齿牙Wa的齿距。精整模8可旋转地安装在模具支座5上，模具支座5能够通过提升装置(未显示)作用而上下运动，并且模具支座5具有一个与第一下冲头7a的外周齿牙p啮合的内周齿牙s。在精整齿轮坯料W的齿牙Wa时内周齿牙s作为参照齿。

上冲头9有一个第一上冲头9a和一个第二上冲头9b。第二上冲头9b固定地安装在上板6上，第一上冲头9a与第二上冲头9b的外周面转动接合。在第二上冲头9b底表面的中部有一个接合孔14，用于和齿轮坯料W的中间突起部接合。在接合孔14周围沿圆周方向有多个凹孔15，用于接合下冲头7的定位销12、12。第一上冲头9a的外周面上形成有螺旋形的外周齿牙q，其齿距对应于齿轮坯料W的齿牙Wa的齿距。上板6能够在提升装置(未显示)作用下上下移动。

当齿轮坯料W以图1所示状态放在下冲头7的工件设置销11上时，在缸体单元13的作用下，工件设置销11以预定的行程向下移动，直到齿轮坯料W外周的下表面与精整模8的上表面齐平。在此状况下，当上冲头9向下移动使得上冲头9的下表面与齿轮坯料W外周的上表面齐平时，预先调整好它们的相位，使得第一上冲头9a的外周齿牙q、齿轮坯料W的齿牙Wa和精整模8的内周齿牙S相互对正。此后，工件设置销11随上冲头9的向下移动同步向下运动。

为了使第一上冲头9a的外周齿牙q的相位、齿轮坯料W的齿牙Wa的相位以及精整模8的内周齿牙S的相位相互对正，当上冲头9的下表面向下朝齿轮坯料W外周的上表面运动时，在第一上冲头9a上设置一个第一相位调整装置16，在精整模8上设置一个第二相位调整装置17。当齿轮坯料W放在工件设置销11上时，齿轮坯料W进行相位调整，定位销12、12与齿轮坯料W上对应的开口接合，这样，齿轮坯料W的齿牙Wa的相位调整到与精整模8的内周齿牙s的相位对正。

如图1的部分放大图3a和平面图3b所示，第一相位调整装置16包括一个安装在第一上冲头9a端部上的接合件18，一个端部与接合件18顶端相接的弹簧20，它将接合件18压向第一上冲头的旋转方向，以及一个适于控制接合件18位置的制动销21。弹簧20的另一端与固定于上冲板6a上的销22相接。制动销21安装在一个固定于上冲板6a上的支撑件23上。弹簧20的压力施加方向与第一上冲头9a的旋转方向相反，在上冲头9向下运动时，上冲头9a与精整模8的内周齿牙s转动啮合，这样，当上冲头9a结束了精整操作回到初始位置时，弹簧20使得第一上冲头9a的相位回到其初始位置。

如图1的部分放大图4a和平面图4b所示，第二相位调整装置17包括一个固定在精整模8上的接合件24，一个端部与接合件24顶端相接的弹簧25，它将接合件24压向精整模8的旋转方向，以及一个适于控制接合件24位置的制动件26。制动件26安装在模具支座5上。弹簧25与固定于制动件26上的销27的另一端相接。弹簧25的偏压方向设置成与当完成精整后精整模8向下运动来移开齿轮坯料W时精整模8的转动方向相反，其方式如下所述。这样当精整步骤结束后精整模8回到其初始位置时，弹簧25将精整模8的相位恢复到其初始位置。

下面参照图5，但并不局限于此，来描述上述精整设备1的操作。如图1和5(A)所示，齿轮坯料W放置在第二下冲头7a的工件设置销11上。工件设置销11通过圆柱体装置13的作用以预定的行程向下运动，使得齿轮坯料W的外周的下表面与精整模8的上表面8相齐平。同时，定位销钉12、12穿过齿轮坯料W的对应开口以便将齿轮坯料W定位。然后，齿轮坯料W的齿牙Wa的相位被调整到与精整模8的内周齿牙s的相位对正。

当上板6向下移动时，上冲头9下表面压在齿轮坯料W的上表面上，以便将齿轮坯料W向下压入精整模8的凹陷部分中。这样，由于精整模8的内周齿牙s使得齿轮坯料W齿形被精整了。如图2和5(B)所示，当齿轮坯料W被向下压到精整模8中的某个位置，使得齿轮坯料W紧紧固定在上冲头9和下冲头7之间时，精整步骤就完成了。在上述操作中，因为第一上冲头9a的外周齿牙q与精整模的内周齿牙s啮合，精整模8、第一上冲头9a或者它们两个全都随着上冲头9的下降运动而转动。

在精整步骤的最后阶段，上冲头9a的外周齿牙q与精整模8的内周齿牙s保持啮合，如图2所示。一旦精整步骤完成，上冲头9开始向上移动，同时精整模8开始向下移动。当精整模沿某一方向旋转而向下运动时，第一上冲头9a同时沿相反方向旋转而向上运动，这样，两个部件8和9都能够从齿轮坯料W上松开。如图5(B)所示，这时上冲头9a和精整模8松开齿轮坯料W，然后取下精整后的齿轮坯料W。取下齿轮坯料W后，精整模8向上运动回到初始位置，第二相位调整装置17使得精整模8的相位回到初始位置。通过采用上述的精整程序，相对于现有设备，大大地缩短了移去精整完成后的齿轮坯料W所需要的时间，从而提高了工作效率。而且将齿轮坯料W移去的设备结构能够制作得更加简单。

在第一实施例中，尽管包括第一上冲头9a、精整模8和第一下冲头7a的三个部件都制成可以旋转的，但是第一上冲头9a也可以制成非转动件。这时，精整模8和第一下冲头7a制成可转动的。下面将以第二实施例作为这种构造的一个例子。

对于第二实施例来说，其构造基本与第一实施例相同，只是第一上冲头9a不具备可转动的特点以及省去了第一相位调整装置16。在本实施例中齿轮坯料W放置在第二下冲头7b上，如图6(A)所示。通过上冲头9的向下运动压紧齿轮坯料W，将齿轮坯料W压进精整模8中，如图6(B)所示。当向下压齿轮坯料W，使它被紧紧地固定在上冲头9和下冲头7之间时，对齿轮坯料W齿形的精整步骤由精整模8的内周齿牙s完成。在这一操作过程中，第一上冲头9a的外周齿牙q与内周齿牙s啮合，这样伴随上冲头9的下降运动，精整模8转动。当精整步骤完成后，如图6(C)所示，精整模8转动以与上冲头9和齿轮坯料W脱离啮合并向下运动。当精整模8和上冲头9脱离啮合后，上冲头9开始向上运动离开齿轮坯料W，如图6(D)所示。在此，可以看出上模9向上运动滞后的原因是：对于与精整模8的内周齿牙s啮合的上冲头9来说，它缺少一个转动装置。因此，上冲头9的向上运动受到限制，直到上冲头9与精整模8的内周齿牙s脱离啮合。

如图6(D)所示，当上模9和精整模8松开齿轮坯料W后，精整后的齿轮坯料W被移去。

在第二实施例中，尽管相对于第一实施例移开齿轮坯料W的时间稍稍增长，但是它仍然比传统设备短，并且不需要第一上冲头9A的转动装置，这样，相对于第一个实施例，设备造价进一步降低。

尽管在此显示并详述了本发明的一些最佳实施例，本发明并不局限于此，在不超出后附的权利要求范围的情况下，可以有其他的多种实施例。可以理解任何基本上采用了相同的结构、执行了相同的功能以达到相同的效果的精整技术，都将落在本发明的权利要求的相同技术范围内。例如，第一和第二相位调整装置16、17可以制成气压控制型，液压控制型，或机械控制型。第二相位调整装置17可以安装在精整模8周围的第一下冲头7a上。此外工件设置销11、定位销12和齿轮坯料W的材料、形状或其他类似性能可以自由选择。

如前所述，依照本发明，放置齿轮坯料的下冲头制成包括一个可转动的下冲头和一个非转动的第二下冲头。上冲头向齿轮坯料W施压，将其压入可转动的精整模中。当精整模的内周齿牙将齿轮坯料的齿形精整后，精整模旋转并向下运动，从而与齿轮坯料脱离啮合，而上冲头向上运动与齿轮坯料脱离啮合。这时，齿轮坯料能够活动并被取下。因此不需要象传统旋转驱动装置那样的锁定装置，因而使得结构简单、造价低廉，使得从精整到移去齿轮坯料的各个步骤所需时间缩短，从而提高了生产效率。

当如前述那样，对齿轮坯料加压的上冲头带有可转动的第一上冲头时，在精整模的内周齿牙对齿轮坯料的齿形精整完成后，上冲头的向上运动和精整模的向下运动可以同时进行。齿轮坯料可以被很快移开或取下。此外，相位调整装置用于调整第一上冲头和精整模的相对相位，或者上冲头和第一下冲头的相对相位。当每一个部件都回到其初始位置时，其相位可以调整到相互对正，从而使得精整操作可顺利进行。

Claims (5)

1、一种用于精整螺旋齿轮的齿形的装置，它包括：

一个上面放置有齿轮坯料的下冲头，一个可以竖直运动向下压所述齿轮坯料的上冲头，以及一个精整模，精整模内周齿牙能够与被所述上冲头压下的齿轮坯料啮合，从而精整该齿轮坯料的齿形；其特征在于

所述下冲头包括一个第一和第二下冲头，所述第二下冲头非旋转地支撑放在其上的齿轮坯料，所述第一下冲头被设置成环绕第二下冲头轴向旋转，并且其上带有外周齿牙，这样，当精整模内周齿牙与所述第一下冲头的外周齿牙相互啮合时，所述精整模轴向可旋转，并且可以上下运动，并且所述上冲头可以轴向旋转，并带有外周齿牙，外周齿牙与所述精整模的内周齿牙啮合。

2、一种精整螺旋齿轮的齿形的方法，包括以下步骤：

将一个放置在下冲头上的齿轮坯料非转动定位，

一个上冲头将齿轮坯料向下压入精整模中，当齿轮坯料的齿牙和所述上冲头的外周齿牙与所述精整模的内周齿牙相互啮合时，精整齿轮坯料的齿形，

结束精整步骤时，通过旋转降低所述精整模并移动所述上冲头，使所述精整模与所述上冲头和齿轮坯料脱离啮合，以便移去齿轮坯料。

3、一种用于精整螺旋齿轮的齿形的装置，它包括：

一个上面放置有齿轮坯料的下冲头，一个可以竖直运动向下压所述齿轮坯料的上冲头，以及一个精整模，所述精整模使其内周齿牙与所述上冲头压下的齿轮坯料啮合，从而精整该齿轮坯料的齿形；其特征在于：

所述下冲头包括一个第一和第二下冲头，所述第二下冲头非旋转地支撑放在其上的齿轮坯料，所述第一下冲头被设置成环绕第二下冲头可轴向旋转，并且其上带有外周齿牙，这样，当所述精整模的内周齿牙与所述第一下冲头的外周齿牙相互啮合时，精整模可轴向旋转，并且可以上下运动，并且所述上冲头带有一个非旋转的第二上冲头，而第一上冲头设置成可以环绕所述第二上冲头轴向旋转，所述第一上冲头带有外周齿牙，外周齿牙与所述精整模的内周齿牙啮合。

4、如权利要求3所述的螺旋齿轮精整装置，其特征在于，在所述第一上冲头和所述精整模间或者在所述第一上冲头和所述第一下冲头之间有一个相位调整装置，以便在它们回到初始位置时调整它们之间的相位。

5、一种螺旋齿轮精整方法，包括以下步骤：

将一个放置在下冲头上的齿轮坯料非转动定位，

一个上冲头将齿轮坯料向下压入精整模中，当齿轮坯料的齿牙和所述上冲头的外周齿牙与精整模的内周齿牙相互啮合时，精整齿轮坯料的齿形，

结束精整步骤后，通过旋转所述上模和所述精整模，使上模向上移动，所述精整模向下运动，使得所述上冲头和精整模与齿轮坯料脱离啮合，并移去齿轮坯料。

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