CN110230681A - 端齿盘联轴器及其加工工艺 - Google Patents
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Abstract
端齿盘联轴器，包括定齿盘、动齿盘和锁紧齿盘，定齿盘位于动齿盘内，锁紧齿盘位于定齿盘和动齿盘一侧；所述定齿盘侧面上形成有环绕定齿盘设置的定齿口，动齿盘侧面上形成有与定齿口相适配的动齿口；所述锁紧齿盘上形成有配合齿口，配合齿口同时与定齿口和动齿口相啮合；与现有技术相比，分度定位精度高，实际分度值误差等于所有齿单个分度误差平均值；分度范围广，分度范围由齿的数量决定；精度的重复性与持久性好，工作时齿盘之间会产生对研效应；刚性好，所有齿面同时参加啮合；结构简单紧凑，使用方便；维护简单，无论拆装几次都不影响原有分度精度。
Description
技术领域
本发明属于定位工件技术领域，尤其是涉及一种端齿盘联轴器及其加工工艺。
背景技术
端齿盘联轴器是具有自定心功能的精密分度定位的机械零部件，运用于加工中心、柔性单元、数控机床、测量仪器、各种高精度间歇式圆周分度装置，多工位定位机构以及其它需要精密分度的各种设备上。随之今后的加工技术的数字化与精密性，端齿盘的应用将会有一个巨大的发展空间。
端面齿盘联轴器是转塔刀架等机械分度设备的最核心关键部件，它能确保数控机械等设备高精度分度有序运行。其中，端面齿盘也叫鼠牙盘或端齿盘，端齿盘制造精度要求高，工艺复杂。端面齿加工水平的高低直接影响分度装置的精度，也最终对整机的加工精度产生相当大的影响。鼠牙盘端面齿的加工极为关键和重要。可以说，鼠牙盘端面齿能确保加工中心、CNC数控车床转塔刀架等多工序自动数控机床和其他分度设备的运行精度。
但是在端齿盘产业化过程中，由于受到工件材料、热处理、加工设备、加工工艺，以及针对应用的具体结构设计等多方面因素的影响，目前市场上的端齿盘还存在较多问题，主要是高性能高品质端齿盘多是专门设计的，通用性差；加工精度不高，产品一致性差，运行稳定性不够，振动噪声大，温升明显，使用寿命短等。
发明内容
本发明是为了克服上述现有技术中的缺陷，提供一种结合液压和伺服电机两种驱动方式，适应常规刀塔需要，提高产品使用率的端齿盘联轴器。
为了达到以上目的，本发明所采用的技术方案是：端齿盘联轴器，包括定齿盘、动齿盘和锁紧齿盘，定齿盘位于动齿盘内，锁紧齿盘位于定齿盘和动齿盘一侧；所述定齿盘侧面上形成有环绕定齿盘设置的定齿口，动齿盘侧面上形成有与定齿口相适配的动齿口；所述锁紧齿盘上形成有配合齿口，配合齿口同时与定齿口和动齿口相啮合。
作为本发明的一种优选方案，所述定齿盘和动齿盘均为圆环结构，定齿盘位于动齿盘内，定齿盘上形成有连接孔。
作为本发明的一种优选方案，所述动齿盘内圈上形成有与定齿盘外圈相适配的滑轨。
作为本发明的一种优选方案，所述动齿盘外圈上形成有轮齿，轮齿环绕动齿盘外圈设置。
作为本发明的一种优选方案，所述定齿盘与动齿盘转动连接，定齿盘外壁与动齿盘内壁相接触。
作为本发明的一种优选方案，所述动齿口环绕动齿盘中心设置，动齿口延伸至动齿盘内圈处，定齿口延伸至定齿盘外圈处。
作为本发明的一种优选方案，所述动齿口与定齿口尺寸一致，且动齿口与定齿口相接触。
作为本发明的一种优选方案，所述锁紧齿盘为圆环结构，锁紧齿盘上形成有第一配合孔和第二配合孔，第一配合孔和第二配合孔位于锁紧齿盘的相对两侧，第一配合孔与定齿盘相适配，锁紧齿盘上形成有环形槽。
作为本发明的一种优选方案，所述动齿口、定齿口和配合齿口均为24齿结构。
端齿盘联轴器的加工工艺，包括以下步骤：
步骤A：对锁紧齿盘、定齿盘和动齿盘的结构进行结构设计，选用SCM415H材料，并采用锻造工艺；
步骤B：对锁紧齿盘、定齿盘和动齿盘进行粗加工，并对粗加工后的锁紧齿盘、定齿盘和动齿盘进行二次回火去应力；
步骤C：对锁紧齿盘、定齿盘和动齿盘进行半精加工，并对半精加工后的锁紧齿盘、定齿盘和动齿盘进行表面渗碳淬火处理；
步骤D：对淬火后的进行110°、24小时下的恒温时效处理；
步骤E：对锁紧齿盘进行精磨加工，先对锁紧齿盘的齿面进行精磨，再以齿面定位精磨第一配合孔和第二配合孔；
步骤F:以锁紧齿盘为装夹基准，将定齿盘和动齿盘分别安装到锁紧齿盘上，在将齿啮合后，对第一连接孔进行加工；
步骤G：将定齿盘固定于刀塔壳本体上，动齿盘固定于刀盘上，伺服电机旋转刀盘到需要位置后，通过液压对锁紧齿盘推出，使锁紧齿盘与定齿盘和动齿盘啮合，装刀后对工件进行加工；
步骤H：对加工后的工件进行精度检测，当工件精度检测不合格后重新锁紧齿盘、定齿盘和动齿盘结构进行设计。
本发明的有益效果是，与现有技术相比：分度定位精度高，实际分度值误差等于所有齿单个分度误差平均值；分度范围广，分度范围由齿的数量决定；精度的重复性与持久性好，工作时齿盘之间会产生对研效应；刚性好，所有齿面同时参加啮合；结构简单紧凑，使用方便；维护简单，无论拆装几次都不影响原有分度精度。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的俯视图；
图3是定齿盘和动齿盘的连接示意图；
图4是动齿盘的结构示意图；
图5是锁紧齿盘的结构示意图；
图6是锁紧齿盘的俯视图；
图7是本发明的工艺流程图；
图中附图标记：定齿盘1，定齿口1-1，连接孔1-2，动齿盘2，动齿口2-1，滑轨2-2，轮齿2-3，锁紧齿盘3，配合齿口3-1，第一配合孔3-2，第二配合孔3-3，环形槽3-4。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例作详细说明。
如图1-7所示，端齿盘联轴器，包括定齿盘1、动齿盘2和锁紧齿盘3，定齿盘1位于动齿盘2内，定齿盘1与动齿盘2厚度相一致，定齿盘1的尺寸小于动齿盘2的尺寸，定齿盘1的外径尺寸与动齿盘2的内径尺寸相一致，锁紧齿盘3位于定齿盘1和动齿盘2一侧，锁紧齿盘3具有一定的厚度，且锁紧齿盘3同时与定齿盘1和动齿盘2相连。
定齿盘1侧面上形成有环绕定齿盘1设置的定齿口1-1，动齿盘2侧面上形成有与定齿口1-1相适配的动齿口2-1，定齿口1-1位于定齿盘1的侧面上，且定齿口1-1一侧与定齿盘1外圈平齐，同理动齿口2-1位于动齿盘2的侧面上，且动齿口2-1一侧与动齿盘2内圈平齐，定齿口1-1和动齿口2-1的数量和尺寸相一致；锁紧齿盘3上形成有配合齿口3-1，配合齿口3-1同时与定齿口1-1和动齿口2-1相啮合。
定齿盘1和动齿盘2均为圆环结构，定齿盘1位于动齿盘2内，定齿盘1上形成有连接孔1-2，锁紧齿盘3为圆环结构，锁紧齿盘3上形成有第一配合孔3-2和第二配合孔3-3，第一配合孔3-2和第二配合孔3-3位于锁紧齿盘3的相对两侧，第一配合孔3-2与定齿盘1相适配。
定齿盘1的外圈与动齿盘2的内圈相抵，定齿盘1与动齿盘2转动连接，定齿盘1外壁与动齿盘2内壁相接触，动齿盘2内圈上形成有与定齿盘1外圈相适配的滑轨2-2，第一配合孔3-2与连接孔1-2相连通，第一配合孔3-2和第二配合孔3-3均为盲孔，第一配合孔3-2与连接孔1-2用于放置螺钉，使得定齿盘1与锁紧齿盘3固定连接，而第二配合孔3-3也用于放置螺钉，使得锁紧齿盘3与液压装置固定连接。
动齿盘2外圈上形成有轮齿2-3，轮齿2-3环绕动齿盘2外圈设置，轮齿2-3根据实际需要进行设计，轮齿2-3用于带动动齿盘2在定齿盘1上转动，动齿口2-1环绕动齿盘2中心设置，动齿口2-1延伸至动齿盘2内圈处，定齿口1-1延伸至定齿盘1外圈处，动齿口2-1与定齿口1-1尺寸一致，且动齿口2-1与定齿口1-1相接触，使得锁紧齿盘3的配合齿口3-1能同时与动齿口2-1和定齿口1-1相啮合。
锁紧齿盘3上形成有环形槽3-4，环形槽3-4用于和液压装置连接，在液压装置的作用下，带动锁紧齿盘3的移动。
动齿口2-1、定齿口1-1和配合齿口3-1均为24齿结构，由于刀塔的工位一般为四、八、十二等，24齿适应常规刀塔的需要，提高产品的利用率。
端齿盘联轴器的加工工艺，包括以下步骤：
步骤A：对锁紧齿盘3、定齿盘1和动齿盘2的结构进行结构设计，选用SCM415H材料，并采用锻造工艺，不使用普通圆钢棒料，使得材料内部组织结构更加稳定。
步骤B：对锁紧齿盘3、定齿盘1和动齿盘2进行粗加工，并对粗加工后的锁紧齿盘3、定齿盘1和动齿盘2进行二次回火去应力，再次释放材料内应力。
步骤C：对锁紧齿盘3、定齿盘1和动齿盘2进行半精加工，并对半精加工后的锁紧齿盘3、定齿盘1和动齿盘2进行表面渗碳淬火处理，渗碳淬火处理为(HRC59-62,深度0.8mm-1.2mm)，增加表面硬度，增加抗耐磨性，使产品在今后使用过程中增加精度保持性，延长产品使用寿命。
步骤D：对淬火后的进行110°、24小时下的恒温时效处理，去除残余内应力，确保后续精加工后无变形。
步骤E：对锁紧齿盘3进行精磨加工，先对锁紧齿盘3的齿面进行精磨，再以齿面定位精磨第一配合孔3-2和第二配合孔3-3，有效控制同心度。
步骤F:以锁紧齿盘3为装夹基准，将定齿盘1和动齿盘2分别安装到锁紧齿盘3上，在将齿啮合后，对第一连接孔1-2进行加工，保证3个部件在齿啮合状态下第一配合孔3-2和第一连接孔1-2之间的同心度在0.005以内。
步骤G：将定齿盘1固定于刀塔壳本体上，动齿盘2固定于刀盘上，使用液压将锁紧齿盘3推开，使得锁紧齿盘3与定齿盘1和动齿盘2进行分离，伺服电机旋转刀盘到需要位置后，通过液压对锁紧齿盘3推出，使锁紧齿盘3与定齿盘1和动齿盘2啮合，起到刀位定位的作用，装刀后对工件进行加工。
步骤H：对加工后的工件进行精度检测，当工件精度检测不合格后重新锁紧齿盘3、定齿盘1和动齿盘2结构进行设计、加工，并对重新制造的锁紧齿盘3、定齿盘1和动齿盘2进行装刀实验，直到锁紧齿盘3、定齿盘1和动齿盘2所加工的工件精度检测合格。
锁紧齿盘3、定齿盘1和动齿盘2的分度范围根据定齿口1-1和动齿口2-1的齿数进行设计，360除以定齿口1-1和动齿口2-1的齿数就是该装置的分度情况，例如，当定齿口1-1和动齿口2-1的齿数为360齿时，该装置的分度值为1°。
在实际使用过程中，定齿口1-1和动齿口2-1的所有齿面同时参加啮合，无论是承受切向力还是径向力还是轴向力，该装置都会形成一个优良的刚性整体。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
尽管本文较多地使用了图中附图标记：定齿盘1，定齿口1-1，连接孔1-2，动齿盘2，动齿口2-1，滑轨2-2，轮齿2-3，锁紧齿盘3，配合齿口3-1，第一配合孔3-2，第二配合孔3-3，环形槽3-4等术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (10)
1.端齿盘联轴器，其特征在于，包括定齿盘(1)、动齿盘(2)和锁紧齿盘(3)，定齿盘(1)位于动齿盘(2)内，锁紧齿盘(3)位于定齿盘(1)和动齿盘(2)一侧；所述定齿盘(1)侧面上形成有环绕定齿盘(1)设置的定齿口(1-1)，动齿盘(2)侧面上形成有与定齿口(1-1)相适配的动齿口(2-1)；所述锁紧齿盘(3)上形成有配合齿口(3-1)，配合齿口(3-1)同时与定齿口(1-1)和动齿口(2-1)相啮合。
2.根据权利要求1所述的端齿盘联轴器，其特征在于，所述定齿盘(1)和动齿盘(2)均为圆环结构，定齿盘(1)位于动齿盘(2)内，定齿盘(1)上形成有连接孔(1-2)。
3.根据权利要求2所述的端齿盘联轴器，其特征在于，所述动齿盘(2)内圈上形成有与定齿盘(1)外圈相适配的滑轨(2-2)。
4.根据权利要求3所述的端齿盘联轴器，其特征在于，所述动齿盘(2)外圈上形成有轮齿(2-3)，轮齿(2-3)环绕动齿盘(2)外圈设置。
5.根据权利要求2所述的端齿盘联轴器，其特征在于，所述定齿盘(1)与动齿盘(2)转动连接，定齿盘(1)外壁与动齿盘(2)内壁相接触。
6.根据权利要求1所述的端齿盘联轴器，其特征在于，所述动齿口(2-1)环绕动齿盘(2)中心设置，动齿口(2-1)延伸至动齿盘(2)内圈处，定齿口(1-1)延伸至定齿盘(1)外圈处。
7.根据权利要求6所述的端齿盘联轴器，其特征在于，所述动齿口(2-1)与定齿口(1-1)尺寸一致，且动齿口(2-1)与定齿口(1-1)相接触。
8.根据权利要求1所述的端齿盘联轴器，其特征在于，所述锁紧齿盘(3)为圆环结构，锁紧齿盘(3)上形成有第一配合孔(3-2)和第二配合孔(3-3)，第一配合孔(3-2)和第二配合孔(3-3)位于锁紧齿盘(3)的相对两侧，第一配合孔(3-2)与定齿盘(1)相适配，锁紧齿盘(3)上形成有环形槽(3-4)。
9.根据权利要求1所述的端齿盘联轴器，其特征在于，所述动齿口(2-1)、定齿口(1-1)和配合齿口(3-1)均为24齿结构。
10.端齿盘联轴器的加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
步骤A：对锁紧齿盘(3)、定齿盘(1)和动齿盘(2)的结构进行结构设计，选用SCM415H材料，并采用锻造工艺；
步骤B：对锁紧齿盘(3)、定齿盘(1)和动齿盘(2)进行粗加工，并对粗加工后的锁紧齿盘(3)、定齿盘(1)和动齿盘(2)进行二次回火去应力；
步骤C：对锁紧齿盘(3)、定齿盘(1)和动齿盘(2)进行半精加工，并对半精加工后的锁紧齿盘(3)、定齿盘(1)和动齿盘(2)进行表面渗碳淬火处理；
步骤D：对淬火后的进行110°、24小时下的恒温时效处理；
步骤E：对锁紧齿盘(3)进行精磨加工，先对锁紧齿盘(3)的齿面进行精磨，再以齿面定位精磨第一配合孔(3-2)和第二配合孔(3-3)；
步骤F:以锁紧齿盘(3)为装夹基准，将定齿盘(1)和动齿盘(2)分别安装到锁紧齿盘(3)上，在将齿啮合后，对第一连接孔(1-2)进行加工；
步骤G：将定齿盘(1)固定于刀塔壳本体上，动齿盘(2)固定于刀盘上，伺服电机旋转刀盘到需要位置后，通过液压对锁紧齿盘(3)推出，使锁紧齿盘(3)与定齿盘(1)和动齿盘(2)啮合，装刀后对工件进行加工；
步骤H：对加工后的工件进行精度检测，当工件精度检测不合格后重新锁紧齿盘(3)、定齿盘(1)和动齿盘(2)结构进行设计。
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