CN112122715B - 一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了齿轮制造技术领域内的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，包括安装架，安装架可转动地连接有刀盘，刀盘回转中心的两侧分别设有加工组件，加工组件包括连接在刀盘朝前一侧的定位环，定位环上连接有开口套，开口套内可滑动地连接有伸缩刀杆，伸缩刀杆朝前的一端开有用于安装切削刀具的安装孔；本发明中的齿轮承载能力更好。

Description

一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置
技术领域
本发明属于齿轮制造技术领域，特别涉及一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置。
背景技术
圆柱齿轮传动是应用最广泛的动力传动机构，可以通过优化齿线来提高齿轮的传动性能。圆弧齿线圆柱齿轮承载能力大、啮合平稳，重合度大、且无轴向力，对安装误差不敏感，较传统齿轮具有更优秀的传动特性和承载能力。但目前的圆弧齿线圆柱齿轮加工方法不完善，采用旋转刀盘法加工圆弧齿轮，加工效率高，但这种方法加工的圆弧齿轮法向齿槽宽相等，而周向齿槽宽不等，不同周向截面分度圆处齿廓压力角不等，导致齿轮啮合不平稳，噪声较大；由于旋转刀盘刀具两边切削刃到回转中心的半径不等，会导致加工出的凹齿面半径大于凸齿面半径，齿轮副只能实现点接触，限制了弧齿线圆柱齿轮的承载能力。
发明内容
针对现有技术中的缺陷，本发明的目的在于解决上述现有技术中齿轮承载能力低的技术问题，提供一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，本发明中的齿轮承载能力大。
本发明的目的是这样实现的：一种椭圆弧齿线圆柱齿轮，包括安装架，所述安装架可转动地连接有刀盘，所述刀盘回转中心的两侧分别设有加工组件，所述加工组件包括连接在刀盘朝前一侧的定位环，所述定位环上连接有开口套，所述开口套内可滑动地连接有伸缩刀杆，所述伸缩刀杆朝前的一端开有用于安装切削刀具的安装孔。
为了描述的方便，建立双坐标轴系，Y轴表示从刀片垂直指向齿坯的方向，X轴与Y轴垂直，坐标轴系构成的平面与齿坯的端面平行，齿坯可旋转且可在机床上移动，安装架固定在机床上，安装架按照特定的角度安装，两组加工组件上的切削刀具的切削刃与刀盘回转中心轴线的最短距离相等；使用本发明分别加工齿轮的凸齿面和凹齿面，加工凸齿面时，伸缩刀杆经安装孔连接直边刀片一，直边刀片一朝向刀盘回转中心的一侧为切削刃，直边刀片一相对刀盘回转中心的一侧所在平面与刀盘回转轴线平行，刀盘回转轴线与Y轴夹角为γ，γ与待加工齿轮的压力角一致；加工凹齿面时，安装架的安装角度与加工凸齿面时相反，伸缩刀杆经安装孔连接用于加工凹齿面的直边刀片二，直边刀片二朝外的一侧为切削刃，直边刀片二朝外一侧所在平面与刀盘回转轴线平行，刀盘回转轴线与机床Y轴呈相反的γ角度，加工凸齿面和凹齿面的装置并排设置，加工时只需控制齿坯沿着X轴移动，分别实现凸齿面和凹齿面的加工，避免换刀和安装角的调整，伸缩刀杆的移动方向与刀盘回转中心轴线平行；本发明通过刀具相对齿坯的特定倾斜加工角度的设置，以及伸缩刀杆旋转伸缩运动的设置，加工出等齿槽宽并等齿槽深的齿轮；可应用于加工椭圆弧线圆柱齿轮的工作中。
作为本发明的进一步改进，所述定位环上开有用于将开口套夹紧的夹紧口。
为了进一步防止开口套的窜动，还包括上压条和下压条，所述开口套朝上和朝下的一侧均为水平面，所述上压条和下压条分别将开口套朝上和朝下的一侧压紧后与刀盘连接。
为了进一步加工出周向等齿槽宽的齿轮，所述刀盘后方的安装架上固定连接有限位板，所述限位板朝向刀盘的一侧所在平面倾斜设置。
为了进一步加工出等齿槽深的齿轮，所述伸缩刀杆向后伸出的一端连接有支撑轴，所述支撑轴向后伸出伸缩刀杆外的一端设有减磨头，所述开口套上套装有回位压簧，所述回位压簧朝前的一端抵触在开口套上，回位压簧朝后的一端抵触在减磨头的一侧，减磨头的一侧为相对刀盘设置的一侧，减磨头的另一侧在回位压簧的作用下始终抵触在限位板上；此设计中，减磨头在回位压簧的作用下始终抵触在限位板上，刀盘带动伸缩刀杆在高度旋转的同时可以实现伸缩刀杆的伸缩运动，加工装置倾斜一个齿轮压力角安装，保证加工出的齿轮周向等齿槽宽的同时等齿槽深度。
为了进一步增加伸缩刀杆的刚度和稳定性，所述开口套经直线滑动轴承连接伸缩刀杆。
为了进一步提高伸缩刀杆直线移动的平稳性，所述开口套的后部开有导向槽，所述开口套经导向槽设有导向块，所述导向块与伸缩刀杆连接。
为了进一步实现刀盘的转动，所述限位板上可转动地连接有拨叉，所述刀盘朝后的一端开有在高度方向上间隔设置的两个驱动槽，拨叉分别刚好插进两个驱动槽内，刀盘上朝前的一端开有在高度方向上间隔设置的两个连接孔，拨叉朝前的一端开有与连接孔一一对应的紧固孔，拨叉拔叉插进驱动槽内时，连接孔与对应的紧固孔同轴心，使用拉紧螺栓旋进连接孔和紧固孔将拨叉和刀盘连接在一起；此设计中，安装拨叉时，只需将拨叉远离刀盘的一端穿过限位板，拨叉的另一端分别插进驱动槽内，再使用紧固螺栓将拨叉拉紧，拨叉远离刀盘的另一端连接动力传动轴，将动力传递给刀盘。
为了加工出不同参数的椭圆弧齿线对应的圆柱齿轮，所述刀盘朝前的一侧排布有若干上定位安装孔和若干下定位安装孔，所述若干上定位安装孔在同一高度方向上并排设置，所述若干下定位安装孔在同一高度方向上并排设置，所述定位环上开有可分别与上定位安装孔和下定位安装孔同轴心的上连接槽和下连接槽。
附图说明
图1为本发明中加工凸齿面时的结构图。
图2为图1中A处的局部放大图。
图3为本发明中加工凹齿面的结构图。
图4为本发明的立体结构图一。
图5为本发明的立体结构图二。
图6为本发明中开口套的立体结构图。
图7为本发明中加工凸齿面的原理简图。
图8为本发明中加工凹齿面的原理简图。
图9为本发明中加工凸齿面时的切削回转面图。
图10为图9中截面B-B处的椭圆弧切削轨迹图。
图11为本发明中加工凹齿面时的切削回转面图。
图12为图11中截面C-C处的椭圆弧切削轨迹图。
其中，1齿坯，2动力传动轴，3限位板，4拨叉，5加工组件，501伸缩刀杆，502开口套，503减磨头，504回位压簧，505支撑轴，506导向块，507固定孔，508直线滑动轴承，509定位环，510夹紧口，511上连接槽，512直边刀片一，512a直边刀片一的切削刃，513直边刀片二，513a直边刀片二的切削刃，514下连接槽，6安装架，7轴承外套，8轴承，9连接孔，10驱动槽，11上压条，12下压条。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做出进一步说明。
如图1～图6所示的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮套筒式加工装置，包括安装架6、上压条11和下压条12，安装架6的前部固定连接有轴承外套7，轴承外套7经轴承8连接有可转动的刀盘13，刀盘13回转中心的两侧分别设有加工组件5，加工组件5包括连接在刀盘13朝前一侧的定位环509，定位环509上连接有开口套502，定位环509上开有用于将开口套502夹紧的夹紧口510，开口套502朝上和朝下的一侧均为水平面，上压条11和下压条12分别将开口套502朝上和朝下的一侧压紧后与刀盘13连接；开口套502经直线滑动轴承508连接有伸缩刀杆501，开口套502套装在直线滑动轴承508外周，开口套502上开有固定孔507，使用紧固螺钉经固定孔507将开口套502和直线滑动轴承508连接在一起，开口套502的后部开有两个导向槽，开口套502向前伸出的一端连接有两个导向块506，导向块506刚好沿着对应的导向槽滑动，导向块506与伸缩刀杆501连接；伸缩刀杆501朝前的一端开有用于安装切削刀具的安装孔。
为了进一步加工出周向等齿槽宽的齿轮，刀盘13后方的安装架6上固定连接有限位板3，限位板3朝向刀盘13的一侧所在平面倾斜设置，伸缩刀杆501向后伸出的一端连接有支撑轴505，支撑轴505向后伸出伸缩刀杆501外的一端设有减磨头503，开口套502上套装有回位压簧504，回位压簧504朝前的一端抵触在开口套502上，回位压簧504朝后的一端抵触在减磨头503的一侧，减磨头503的一侧为相对刀盘13设置的一侧，减磨头503的另一侧在回位压簧504的作用下始终抵触在限位板3上。
为了进一步实现刀盘13的转动，限位板3上可转动地连接有拨叉4，刀盘13朝后的一端开有在高度方向上间隔设置的两个驱动槽10，拨叉4分别插进两个驱动槽10内，刀盘13上朝前的一端开有在高度方向上间隔设置的两个连接孔9，拨叉4朝前的一端开有与连接孔9一一对应的紧固孔，拨叉4拔叉插进驱动槽10内时，连接孔9与对应的紧固孔同轴心，使用拉紧螺栓旋进连接孔9和紧固孔将拨叉4和刀盘13连接在一起。
为了加工出不同参数的椭圆弧齿线对应的圆柱齿轮，刀盘13朝前的一侧排布有若干上定位安装孔和若干下定位安装孔，若干上定位安装孔在同一高度方向上并排设置，若干下定位安装孔在同一高度方向上并排设置，定位环509上开有可分别与上定位安装孔和下定位安装孔同轴心的上连接槽511和下连接槽514。
为了描述的方便，建立双坐标轴系，Y轴表示从刀片垂直指向齿坯1的 方向，X轴与Y轴垂直，坐标轴系构成的平面与齿坯1的端面平行，齿坯1 可旋转且可在机床上移动(驱动齿坯1旋转和驱动齿坯1在机床上移动的结 构未细述，此为现有技术)，安装架6固定在机床上，安装架6按照特定的角 度安装；本发明中，安装拨叉4时，只需将拨叉4远离刀盘13的一端穿过 限位板3，拨叉4的另一端分别插进驱动槽10内，再使用紧固螺栓将拨叉 4拉紧，拨叉4远离刀盘13的另一端连接动力传动轴2，将动力传递给刀 盘13；使用本发明加工出来的齿轮任意周向截面上的齿厚、齿槽宽、分度圆 处的压力角相等，齿线在分度圆柱面上的展开线是对称椭圆弧，齿面由凸齿 面和凹齿面组成，以齿轮中间截面为参照，其余截面只是相对中间截面旋转 了一个位置角度βr，
Figure RE-GDA0002779721190000061
其中：h为任意截面到中间截面 的距离，R1为分度圆半径；加工凸齿面的内切削刃刀具(其切削刃如图9中 线条加粗处)相对X轴倾斜安装，刀具内圆柱面被假想截面截得的曲线为椭 圆弧切削刃轨迹线，形成轮齿凸面齿线(如图10中线条加粗处)；加工凹齿 面的外切削刀具(其切削刃如图11中线条加粗处)与内切削刃刀具安装角度 相反，假想外切削刃刀具外圆柱面被截面截得的曲线也为椭圆弧切削轨迹线， 形成轮齿凹面齿线(如图12中线条加粗处)，由几何关系可得b＝acosγ， γ＝α，α为齿轮的压力角；使用本发明分别加工齿轮的凸齿面和凹齿面，加 工凸齿面时，安装好齿坯1，对刀，齿坯1可沿其轴心作圆周运动和直线 运动，实现齿面的展成加工；伸缩刀杆501经安装孔连接直边刀片一512， 直边刀片一512朝向刀盘13回转中心的一侧为切削刃，直边刀片一512相对 刀盘13回转中心的一侧所在平面与刀盘13回转轴线平行，刀盘13回转轴线 与Y轴夹角为γ，根据加工椭圆弧齿线圆柱齿轮参数调整直边刀片一512 的切削刃相对刀盘13回转中心距离，直边刀片一512的内切削刃相对刀 盘13轴心设置一侧所在平面到刀盘13轴心之间的最短距离等于椭圆弧齿 线的短半轴b，调整好安装架6和限位板3的安装角，使直边刀片一512 的切削刃与Y轴夹角为γ，控制动力传动轴2以角速度ω1作旋转运动，齿 坯1以角速度ω2旋转，同时齿坯1相对刀具进行Y方向的相对运动，沿着齿坯1径向切入，切削深度达到后，齿坯1旋转并以V1作X方向直线 运动，齿坯1分度圆圆周运动的线速度为 V2＝R1ω2，V1、V2之间为展成运动关系，展成运动可以实现渐开 线齿廓的加工，完成一个凸齿面的加工，加工完1个凸齿面后，齿坯1 进行分度，直至所有的凸齿面加工完成为止；加工凹齿面时，控制齿坯1 沿着X轴方向移动至加工凹齿面的装置所在位置，对刀，伸缩刀杆501经 安装孔连接直边刀片二513，调整好安装架6和限位板3的安装角度，与加 工凸齿面为相反安装角，凹齿切削刀具的外切削刃到刀盘13轴心之间的 最短距离等于椭圆弧齿线圆柱齿轮齿线的短半轴，下面加工凹齿面和凸齿 面的原理相似，在此不再赘述；所有凹齿面加工结束，退刀，完成齿轮的加 工；本发明结构简单，安装方便，通过刀盘13与齿坯1相对安装角度及伸缩 刀杆501伸缩运动的联合设置，确保加工出的齿轮周向等齿槽宽并等齿槽深， 而且加工效率高；可应用于加工椭圆弧线圆柱齿轮的工作中。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明保护范围内。

Claims (8)

1.一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，其特征在于，包括安装架，所述安装架可转动地连接有刀盘，所述刀盘回转中心的两侧分别设有加工组件，所述加工组件包括连接在刀盘朝前一侧的定位环，所述定位环上连接有开口套，所述开口套内可滑动地连接有伸缩刀杆，所述伸缩刀杆朝前的一端开有用于安装切削刀具的安装孔，所述刀盘后方的安装架上固定连接有限位板，所述限位板朝向刀盘的一侧所在平面倾斜设置。
2.根据权利要求1所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，其特征在于，所述定位环上开有用于将开口套夹紧的夹紧口。
3.根据权利要求2所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，其特征在于，还包括上压条和下压条，所述开口套朝上和朝下的一侧均为水平面，所述上压条和下压条分别将开口套朝上和朝下的一侧压紧后与刀盘连接。
4.根据权利要求1～3任一项所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，其特征在于，所述伸缩刀杆向后伸出的一端连接有支撑轴，所述支撑轴向后伸出伸缩刀杆外的一端设有减磨头，所述开口套上套装有回位压簧，所述回位压簧朝前的一端抵触在开口套上，回位压簧朝后的一端抵触在减磨头的一侧，减磨头的一侧为相对刀盘设置的一侧，减磨头的另一侧在回位压簧的作用下始终抵触在限位板上。
5.根据权利要求1～3任一项所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，其特征在于，所述开口套经直线滑动轴承连接伸缩刀杆。
6.根据权利要求5所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，其特征在于，所述开口套的后部开有导向槽，所述开口套经导向槽设有导向块，所述导向块与伸缩刀杆连接。
7.根据权利要求1～3任一项所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，其特征在于，所述限位板上可转动地连接有拨叉，所述刀盘朝后的一端开有在高度方向上间隔设置的两个驱动槽，拨叉分别刚好插进两个驱动槽内，刀盘上朝前的一端开有在高度方向上间隔设置的两个连接孔，拨叉朝前的一端开有与连接孔一一对应的紧固孔，拨叉插进驱动槽内时，连接孔与对应的紧固孔同轴心，使用拉紧螺栓旋进连接孔和紧固孔将拨叉和刀盘连接在一起。
8.根据权利要求2或3所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滚筒式加工装置，其特征在于，所述刀盘朝前的一侧排布有若干上定位安装孔和若干下定位安装孔，所述若干上定位安装孔在同一高度方向上并排设置，所述若干下定位安装孔在同一高度方向上并排设置，所述定位环上开有可分别与上定位安装孔和下定位安装孔同轴心的上连接槽和下连接槽。
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