CN111054982B - 用于高精度双联齿加工的改装设备及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于装备再制造领域，涉及双联齿加工技术，提供一种用于高精度双联齿加工的改装设备及加工方法，利用外圆磨床进行原有的头架和主轴高精度的特性，进行全齿形金刚滚轮和待加工的双联齿轮的齿部旋转啮合运动，双联齿轮的齿部在热处理时变形的部分和金刚滚轮上电镀的金刚石粉研磨挤压而被去除，经过此工艺加工的双联齿轮精度可达国标四级，且避免了小模数紧凑型双联齿轮加工时刀具和工件的干涉问题，且只通过一次装夹，提高了双联齿轮的整体精度，同时由于时齿轮啮合研磨工艺，噪声较小，适合在工业产业中批量加工使用。
Description
技术领域
本发明属于装备再制造领域，涉及双联齿加工技术，特别涉及一种用于高精度双联齿加工的改装设备及加工方法。
背景技术
双联齿在传动领域是特别重要的一类齿轮，广泛应用于传动、运输、航空航天等领域，在一些精密制造领域，例如齿轮泵、减速机需要使用小模数紧凑型的双联齿轮，在齿轮进行热处理后，会出现热变形，此时齿轮的硬度高，加上受箱体结构限制上下两齿轮距离近，利用传统的滚齿机、磨齿机不能加工，利用插齿机加工存在出刀距离小，刀具和工件容易干涉等缺点。
现有技术中也有针对双联齿加工的技术，中国专利文献CN 104708117A记载了一种双联齿轮的加工方法，利用双联齿轮的滚齿夹具同时对两个双联齿轮进行固定和定位，其只解决了双联齿轮定位和效率问题，在小模数紧凑型的双联齿轮上仍有其局限性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种用于高精度双联齿加工的改装设备及加工方法，针对小模数紧凑型的双联齿轮，利用改装的外圆磨床对双联齿轮进行定位和加工，利用全齿形金刚滚轮和待加工的齿轮进行啮合，利用全齿形金刚滚轮上电镀的金刚石粉在和齿轮啮合的过程中修除掉齿轮热变形的部分，利用金刚滚轮的高精度和外圆磨床主轴和工件轴选装的高精度达到高精加工的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：用于高精度双联齿加工的改装设备，它包括外圆磨床的主轴箱和床身上的头架，其特征在于：主轴箱与后方的主轴伺服电机通过皮带轮旋转连接，头架与上方的工件伺服电机通过皮带轮旋转连接，头架上设有工件卡盘，工件卡盘中间设有前顶尖，工作台上设有滑座，滑座上设有后顶尖，滑座以及头架都位于工作台上，工作台可以左右移动。
上述的主轴箱与后方的主轴伺服电机之间，头架与上方的工件伺服电机之间，都通过同步齿形带旋转连接，通过同步齿形带的传动，可以使头架和主轴箱的旋转运动采取精准的位置控制。
上述的主轴箱上设有可拆卸连接的全齿形金刚滚轮()，全齿形金刚滚轮()上均匀电镀有目数相同的金刚石粉，全齿形金刚滚轮()根据双联齿轮齿轮的经度要求制定，最高精度可以达到级。
上述的全齿形金刚滚轮()在进行加工时与待加工的双联齿轮啮合传动，双联齿轮中间的芯轴上两端设有基准孔，前顶尖和后顶尖分别与两端的基准孔连接。
优选的方案中，上述的头架侧面固定连接有检测双联齿轮加工结果的齿轮啮合检测装置，在加工完成后，可以用齿轮啮合检测装置检测齿轮加工结果。
优选的方案中，上述的齿轮啮合检测装置结构为：检测装置基座与头架侧面固定连接，检测装置基座在靠近主轴箱的水平方向设有滑动连接的水平滑动轴，水平滑动轴贯穿检测装置基座内部，检测装置基座侧面设有锁轴手柄，水平滑动轴靠近主轴的终端设有固定连接的径向滑动座，径向滑动座与径向自锁滑动块滑动连接，径向自锁滑动块上设有固定连接的转动座，转动座与转动轴转动连接，转动轴上设有固定连接的全齿形标准轮，转动座上设有振动传感器，通过全齿形标准轮与加工后的双联齿轮啮合，振动传感器检测啮合过程中产生的振动，若超过设定的振动范围则加工未到位，需要继续进给，若在设定范围内，则加工合格，可以开始批量加工。
使用上述设备的双联齿轮加工方法,具体步骤为：
步骤S1：将热处理后的双联齿轮的两端研磨基准孔；
步骤S2：将双联齿轮两端的基准孔对准前顶尖和后顶尖进行安装，并进行校准，校准完毕后使用工件卡盘将双联齿轮的轴端夹紧； 步骤S3:将全齿形金刚滚轮()安装至主轴箱，并进行平衡校准；
步骤S4：移动工作台，使双联齿轮上的双联大齿轮齿部与全齿形金刚滚轮齿部对准，主轴箱径向进给使旋转啮合区接触；
步骤S5:将工作台处于固定不动，将卡盘与全齿形金刚滚轮按照双联大齿轮和全齿形金刚滚轮上齿轮的传动比进行旋转运动，旋转过程中主轴箱按照设定的尺寸进行径向进给；
步骤S6: 双联大齿轮加工完成后，主轴箱向后退刀，检测双联大齿轮是否到尺寸，如果已到进行下一步，如果未完成按照剩下的径向进给量重复步骤S4和步骤S5；
步骤S7:开始加工双联小齿轮，如果双联大齿轮与加工双联小齿轮所使用的全齿形金刚滚轮不同，则更换全齿形金刚滚轮，重新进行平衡校准，如果相同，移动工作台，使双联小齿轮与全齿形金刚滚轮齿部对准，主轴箱径向进给使旋转啮合区接触；
步骤S8：将工作台处于固定不动，将卡盘与全齿形金刚滚轮按照双联小齿轮和全齿形金刚滚轮上齿轮的传动比进行旋转运动，旋转过程中主轴箱按照设定的尺寸进行径向进给；
步骤S9：双联小齿轮加工完成后，主轴箱向后退刀，检测双联小齿轮是否到尺寸，如果未完成按照剩下的径向进给量重复步骤S4和步骤S5，如果已到则加工完成。
本发明提供的一种用于高精度双联齿加工的改装设备及加工方法，利用外圆磨床进行原有的头架和主轴高精度的特性，进行全齿形金刚滚轮和待加工的双联齿轮的齿部旋转啮合运动，双联齿轮的齿部在热处理时变形的部分和金刚滚轮上电镀的金刚石粉研磨挤压而被去除，经过此工艺加工的双联齿轮精度可达国标四级，且避免了小模数紧凑型双联齿轮加工时刀具和工件的干涉问题，且只通过一次装夹，提高了双联齿轮的整体精度，同时由于时齿轮啮合研磨工艺，噪声较小，适合在工业产业中批量加工使用。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：
图1为本发明的改装设备结构图；
图2为本发明中的改装设备侧视图；
图3为本发明中双联齿轮和金刚滚轮啮合示意图；
图4为本发明中双联齿轮和金刚滚轮啮合剖视图；
图5为优选方案中改装设备的俯视图；
图6为优选方案中齿轮啮合检测装置的示意图。
图中：工件卡盘1、后顶尖2、全齿形金刚滚轮3、工件伺服电机4、主轴伺服电机5、滑座6、头架7、前顶尖8、主轴箱9、双联大齿轮10、双联小齿轮11、双联齿轮12、旋转啮合区13、齿轮啮合检测装置14、全齿形标准轮15、振动传感器16、检测装置基座141、水平滑动轴142、径向滑动座143、径向自锁滑动块144、转动座145、转动轴146、锁轴手柄147。
具体实施方式
如图1、2中，用于高精度双联齿加工的改装设备，它包括外圆磨床的主轴箱9和床身上的头架7，其特征在于：主轴箱9与后方的主轴伺服电机5通过皮带轮旋转连接，头架7与上方的工件伺服电机4通过皮带轮旋转连接，头架7上设有工件卡盘1，工件卡盘1中间设有前顶尖8，工作台上设有滑座6，滑座6上设有后顶尖2，滑座6以及头架7都位于工作台上，工作台可以左右移动。
上述的工件伺服电机4为市售的产品，例如SIEMENS公司生产的1FT7105-5AC71-1CE1伺服电机。
上述的主轴伺服电机5采用同步主轴伺服电机，例如SIEMENS公司生产的1PH8165-1FF03-1BA1主轴伺服电机。
上述改装所用的外圆磨床采用市售的通用外圆磨床，例如上海机床厂生产的M1432A型万能外圆磨床。
如图1、2中，上述的主轴箱9与后方的主轴伺服电机5之间，头架7与上方的工件伺服电机4之间，都通过同步齿形带旋转连接，通过同步齿形带的传动，可以使头架7和主轴箱9的旋转运动采取精准的位置控制。
如图1、2中，上述的主轴箱9上设有可拆卸连接的全齿形金刚滚轮3，全齿形金刚滚轮3上均匀电镀有目数相同的金刚石粉，全齿形金刚滚轮3根据双联齿轮12齿轮的精度要求制定，最高精度可以达到2级。
上述的全齿形金刚滚轮3在进行加工时与待加工的双联齿轮12啮合传动，双联齿轮12中间的芯轴上两端设有基准孔，前顶尖8和后顶尖2分别与两端的基准孔连接。
优选的方案如图5中，上述的头架7侧面固定连接有检测双联齿轮12加工结果的齿轮啮合检测装置14，在加工完成后，可以用齿轮啮合检测装置14检测齿轮加工结果。
优选的方案如图6中，上述的齿轮啮合检测装置14结构为：检测装置基座141与头架7侧面固定连接，检测装置基座141在靠近主轴箱9的水平方向设有滑动连接的水平滑动轴142，水平滑动轴142贯穿检测装置基座141内部，检测装置基座141侧面设有锁轴手柄147，水平滑动轴142靠近主轴的终端设有固定连接的径向滑动座143，径向滑动座143与径向自锁滑动块144滑动连接，径向自锁滑动块144上设有固定连接的转动座145，转动座145与转动轴146转动连接，转动轴146上设有固定连接的全齿形标准轮15，转动座145上设有振动传感器16，通过全齿形标准轮15与加工后的双联齿轮12啮合，振动传感器16检测啮合过程中产生的振动，若超过设定的振动范围则加工未到位，需要继续进给，若在设定范围内，则加工合格，可以开始批量加工。
上述振动传感器16为市售的产品，例如KISTLER公司生产的KS813型三轴加速度传感器。
上述径向滑动座143和自锁滑动块144可采用市售的自锁线轨，例如SHY深华亚生产的ISGR10型自锁线轨。
使用上述设备的双联齿轮12加工方法,具体步骤为：
步骤S1：将热处理后的双联齿轮12的两端研磨基准孔；
步骤S2：将双联齿轮12两端的基准孔对准前顶尖8和后顶尖2进行安装，并进行校准，校准完毕后使用工件卡盘1将双联齿轮12的轴端夹紧； 步骤S3:将全齿形金刚滚轮3安装至主轴箱9，并进行平衡校准；
步骤S4：移动工作台，使双联齿轮12上的双联大齿轮10齿部与全齿形金刚滚轮3齿部对准，主轴箱9径向进给使旋转啮合区13接触；
步骤S5:将工作台处于固定不动，将卡盘1与全齿形金刚滚轮3按照双联大齿轮10和全齿形金刚滚轮3上齿轮的传动比进行旋转运动，旋转过程中主轴箱9按照设定的尺寸进行径向进给；
步骤S6: 双联大齿轮10加工完成后，主轴箱9向后退刀，检测双联大齿轮10是否到尺寸，如果已到进行下一步，如果未完成按照剩下的径向进给量重复步骤S4和步骤S5；
步骤S7:开始加工双联小齿轮11，如果双联大齿轮10与加工双联小齿轮11所使用的全齿形金刚滚轮3不同，则更换全齿形金刚滚轮3，重新进行平衡校准，如果相同，移动工作台，使双联小齿轮11与全齿形金刚滚轮3齿部对准，主轴箱9径向进给使旋转啮合区13接触；
步骤S8：将工作台处于固定不动，将卡盘1与全齿形金刚滚轮3按照双联小齿轮11和全齿形金刚滚轮3上齿轮的传动比进行旋转运动，旋转过程中主轴箱9按照设定的尺寸进行径向进给；
步骤S9：双联小齿轮11加工完成后，主轴箱9向后退刀，检测双联小齿轮11是否到尺寸，如果未完成按照剩下的径向进给量重复步骤S4和步骤S5，如果已到则加工完成。
Claims (2)
1.用于高精度双联齿加工的改装设备，它包括外圆磨床主轴箱（9）和床身上的头架（7），其特征在于：主轴箱（9）与后方的主轴伺服电机（5）通过皮带轮旋转连接，头架（7）与上方的工件伺服电机（4）通过皮带轮旋转连接，头架（7）上设有工件卡盘（1），工件卡盘（1）中间设有前顶尖（8），工作台上设有滑座（6），工作台可以左右移动，滑座（6）上设有后顶尖（2）；
所述的主轴箱（9）与后方的主轴伺服电机（5）之间，头架（7）与上方的工件伺服电机（4）之间，都通过同步齿形带旋转连接；
所述的主轴箱（9）上设有可拆卸连接的全齿形金刚滚轮(3)，全齿形金刚滚轮(3)上均匀电镀有目数相同的金刚石粉；
所述的全齿形金刚滚轮(3)在进行加工时与待加工的双联齿轮（12）啮合传动，双联齿轮（12）中间的芯轴上两端设有基准孔，前顶尖（8）和后顶尖（2）分别与两端的基准孔连接；
所述的头架（7）侧面固定连接有检测双联齿轮（12）加工结果的齿轮啮合检测装置（14）；
所述的齿轮啮合检测装置（14）结构为：检测装置基座（141）与头架（7）侧面固定连接，检测装置基座（141）在靠近主轴箱（9）的水平方向设有滑动连接的水平滑动轴（142），水平滑动轴（142）贯穿检测装置基座（141）内部，检测装置基座（141）侧面设有锁轴手柄（147），水平滑动轴（142）靠近主轴的终端设有固定连接的径向滑动座（143），径向滑动座（143）与径向自锁滑动块（144）滑动连接，径向自锁滑动块（144）上设有固定连接的转动座（145），转动座（145）与转动轴（146）转动连接，转动轴（146）上设有固定连接的全齿形标准轮（15），转动座（145）上设有振动传感器（16）。
2.使用上述权利要求1所述设备的一种加工方法，其特征在于,加工步骤为：
步骤S1：将热处理后的双联齿轮（12）的两端研磨基准孔；
步骤S2：将双联齿轮（12）两端的基准孔对准前顶尖（8）和后顶尖（2）进行安装，并进行校准，校准完毕后使用工件卡盘（1）将双联齿轮（12）的轴端夹紧；
步骤S3:将全齿形金刚滚轮(3)安装至主轴箱（9），并进行平衡校准；
步骤S4：移动工作台，使双联齿轮（12）上的双联大齿轮（10）齿部与全齿形金刚滚轮(3)齿部对准，主轴箱（9）径向进给使旋转啮合区（13）接触；
步骤S5:将工作台处于固定不动，将工件 卡盘（1）与全齿形金刚滚轮(3)按照双联大齿轮（10）和全齿形金刚滚轮(3)上齿轮的传动比进行旋转运动，旋转过程中主轴箱（9）按照设定的尺寸进行径向进给；
步骤S6: 双联大齿轮（10）加工完成后，主轴箱（9）向后退刀，检测双联大齿轮（10）是否到尺寸，如果已到进行下一步，如果未完成按照剩下的径向进给量重复步骤S4和步骤S5；
步骤S7:开始加工双联小齿轮（11），如果双联大齿轮（10）与加工双联小齿轮（11）所使用的全齿形金刚滚轮(3)不同，则更换全齿形金刚滚轮(3)，重新进行平衡校准，如果相同，移动工作台，使双联小齿轮（11）与全齿形金刚滚轮(3)齿部对准，主轴箱（9）径向进给使旋转啮合区（13）接触；
步骤S8：将工作台处于固定不动，将工件 卡盘（1）与全齿形金刚滚轮(3)按照双联小齿轮（11）和全齿形金刚滚轮(3)上齿轮的传动比进行旋转运动，旋转过程中主轴箱（9）按照设定的尺寸进行径向进给；
步骤S9：双联小齿轮（11）加工完成后，主轴箱（9）向后退刀，检测双联小齿轮（11）是否到尺寸，如果未完成按照剩下的径向进给量重复步骤S4和步骤S5，如果已到则加工完成。
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