CN112122716B - 一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滑槽式加工装置 - Google Patents

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滑槽式加工装置，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支撑板，支撑板朝向刀盘回转中心的一侧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；本发明可以加工出等齿槽深的齿轮，加工效率高。

Description

一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滑槽式加工装置

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滑槽式加工装置。

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。但目前用来加工圆弧齿线圆柱齿轮的装置不完善，采用旋转刀盘加工圆弧齿轮，加工效率高，但用这种装置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加工出来的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滑槽式加工装置，本发明结构可靠，通过本发明加工出来的齿轮承载能力强。

本发明的目的是这样实现的：一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滑槽式加工装置，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支撑板，所述支撑板朝向刀盘回转中心的一侧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；两组加工组件中的切削刀具的切削刃到刀轴回转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凸齿切削刀具，凸齿切削刀具朝向刀盘回转中心的一侧为切削刃，凸齿切削刀具朝向刀盘回转中心的一侧所在平面与刀盘轴线平行，凸齿切削刀具的切削刃与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，伸缩刀杆经安装孔连接凹齿切削刀具，凹齿切削刀具朝外的一侧为切削刃，凹齿切削刀具朝外的一侧所在平面与刀盘轴线平行，刀盘回转轴线与机床Y轴呈相反的γ角度，加工凹齿面和凸齿面的并排设置，加工时只需控制齿坯沿着X轴移动，分别实现凹齿面和凸齿面的加工，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；通过伸缩刀杆伸缩运动的设置，加工出来的齿轮等齿槽深；可应用于加工椭圆弧齿线圆柱齿轮的工作中。

为了进一步加工出周向等齿槽宽的齿轮，所述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，所述伸缩刀杆朝后的一端始终抵触在限位板朝向刀盘的一侧。

为了进一步实现伸缩刀杆的伸缩运动，所述加工组件还包括固定在连接在支撑板朝向刀盘中心一侧的滑杆固定块，所述滑杆固定块上可滑动地连接有导轨，所述伸缩刀杆连接在导轨相对刀盘回转中心的一侧，所述伸缩刀杆向后伸出刀盘外的一端连接有连接轴，所述连接轴朝向刀盘的一侧设有摩擦头，所述连接轴上套装有回位压簧，所述回位压簧的前端抵触在滑杆固定块上，回位压簧的后端抵触在伸缩刀杆上；此设计中，摩擦头在回位弹簧的作用下始终抵触在限位板上，伸缩刀杆在回位弹簧的作用下沿着导轨做伸缩运动，带动切削刀具做伸缩运动，保证相同的齿槽深度。

为了实现刀盘的转动，所述限位板上可转动地连接有动力输入轴，所述动力输入轴与刀盘连接。

为了进一步方便动力输入轴和刀盘的安装，所述动力输入轴朝前的一侧设有转轴，所述动力输入轴的前部开有至少一个连接槽，所述刀盘相对限位板设置的一端开有与连接块对应的安装槽，刀盘经安装槽连接有连接块，转轴伸进刀盘内且动力输入轴抵触在刀盘后侧时，连接块刚好置于连接槽内，所述转轴朝前的一端开有限位孔，使用拉紧螺钉旋进限位孔内将刀盘和转轴连接在一起；此设计中，将刀盘和动力输入轴连接在一起时，只需将连接块插入安装槽内，调节动力输入轴的位置，使连接槽的位置与连接孔的位置对应，动力输入轴抵触在刀盘上时，连接块刚好在连接槽内，使用拉紧螺钉旋进转轴内，拉紧螺钉抵触在刀盘外侧，将动力输入轴拉紧，实现动力输入轴和刀盘的连接。

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开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。

为了进一步实现不同参数齿轮的加工，所述伸缩刀杆上排布有若干刀杆安装定位孔。

附图说明

图1为使用本发明加工凸齿面时的主视图。

图2为图1中的A-A向视图。

图3为图2中B处的局部放大图。

图4为使用本发明加工凹齿面时的主视图。

图5为图4中的C-C向视图。

图6为本发明的立体结构图一。

图7为本发明的立体结构图二。

图8为图7中D处的局部放大图。

图9为本发明中加工凸齿面时加工组件的结构图。

图10为本发明中加工凹齿面时加工组件的结构图。

图11为本发明的立体结构图三。

图12为本发明中加工凸齿面的原理简图。

图13为本发明中加工凹齿面的原理简图。

图14为本发明中加工凸齿面时的切削回转面图。

图15为图14中截面E-E处的椭圆弧切削轨迹图。

图16为本发明中加工凹齿面时的切削回转面图。

图17为图16中截面F-F处的椭圆弧切削轨迹图。

其中，1加工组件，101凸齿切削刀具，102伸缩刀杆，103导轨，104滑杆固定块，105支撑板，106压簧，107摩擦头，108支撑轴，109刀杆定位安装孔，110限位槽，111凹齿切削刀具，2刀盘，3安装架，4动力输入轴，5限位板，6上定位安装孔，7下定位安装孔，8齿坯，9连接块，10转轴，11拉紧螺钉。

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1～11所示的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滑槽式加工装置，包括安装架3，安装架3可转动地连接有刀盘2，刀盘2回转中心的两侧分别设有加工组件1，加工组件1包括连接在刀盘2朝前一侧的支撑板105，支撑板105朝向刀盘2回转中心的一侧可滑动地连接有伸缩刀杆102，伸缩刀杆102朝前的一端开有用于安装切削刀具的安装孔。

为了进一步加工出等齿槽宽的齿轮，安装架3上固定连接有限位板5，限位板5朝向刀盘2的一侧所在平面倾斜设置，伸缩刀杆102朝后的一端始终抵触在限位板5朝向刀盘2的一侧；加工组件1还包括固定在连接在支撑板105朝向刀盘2中心一侧的滑杆固定块104，滑杆固定块104上可滑动地连接有导轨103，伸缩刀杆102连接在导轨103相对刀盘2回转中心的一侧，伸缩刀杆102向后伸出刀盘2外的一端连接有连接轴108，连接轴108朝向刀盘2的一侧设有摩擦头107，连接轴108上套装有回位压簧106，回位压簧106的前端抵触在滑杆固定块104上，回位压簧106的后端抵触在伸缩刀杆102上；滑杆固定块104相对限位板5设置的一侧开有限位槽110，回位压簧106朝前的一端刚好卡进限位槽110内，摩擦头107在回位压簧106的作用下始终抵触在限位板5相对刀盘2设置的一侧。

为了实现刀盘2的转动，限位板5上可转动地连接有动力输入轴4，动力输入轴4与刀盘2连接；动力输入轴4朝前的一侧设有转轴10，动力输入轴4的前部开有至少一个连接槽，刀盘2相对限位板5设置的一端开有与连接块9对应的安装槽，刀盘2经安装槽连接有连接块9，转轴10伸进刀盘2内且动力输入轴4抵触在刀盘2后侧时，连接块9刚好置于连接槽内，转轴10朝前的一端开有限位孔，使用拉紧螺钉11旋进限位孔内将刀盘2和转轴10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2朝前的一侧开有若干上定位安装孔6和若干下定位安装孔7，若干上定位安装孔6在同一高度方向上并排设置，若干下定位安装孔7在同一高度方向上并排设置；伸缩刀杆102上排布有若干刀杆安装定位孔109。

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8的 方向，X轴与Y轴垂直，坐标轴系构成的平面与齿坯8的端面平行，齿坯8 可旋转且可沿着X轴方向移动，安装架3固定在机床上；本发明中加工出来 的齿轮任意周向截面都为渐开线齿廓，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β_r，

其中：h为任意截面到 中间截面的距离，R₁为分度圆半径；伸缩刀杆102的移动方向与刀盘2回转 中心轴线平行；凸齿切削刀具101(其切削刃如图13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E-E截得的曲线为椭圆弧切削轨 迹线，形成轮齿凸面齿线(图14中线条加粗处)；如图15和图16所示， 外切削刃刀具(切削刃如图15中线条加粗处)与内切削刃刀具的安装角 度相反，假想外切削刃刀具外圆柱面被截面F-F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16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；同时各个周向截面分度圆处 齿廓压力角相等，这种椭圆弧齿线圆柱齿轮具有全齿宽线接触的啮合特 性，承载能力更好；由外部驱动回转装置与动力输入轴4连接，为驱动动 力输入轴4转动的动力源；图2中由于人工绘制图形时安装架3的倾斜角 有些误差，但不影响对本方案的理解；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8，对刀，齿坯8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102经安装孔连接凸齿 切削刀具101，凸齿切削刀具101朝向刀盘2回转中心的一侧为切削刃，凸 齿切削刀具101朝向刀盘2回转中心的一侧所在平面与刀盘2轴线平行，根 据加工椭圆弧齿线圆柱齿轮参数调整凸齿切削刀具101的切削刃相对刀盘 2回转中心距离，凸齿切削刀具101的内切削刃相对刀盘2轴心设置一侧 所在平面到刀盘2轴心之间的最短距离等于椭圆弧齿线的短半轴b，调整 好刀盘2的安装角，使凸齿切削刀具101的切削刃与Y轴夹角为γ，控制动 力输入轴4以角速度ω₁作旋转运动，齿坯8以角速度ω₂旋转，同时齿坯8 相对刀具进行Y方向的相对运动，沿着齿坯8径向切入，切削深度达到后， 齿坯8旋转并以V₁作X方向直线运动，齿坯8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8进行分度， 直至所有的凸齿面加工完成为止；控制齿坯8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102经安装孔连接凹齿切削刀具111， 凹齿切削刀具111朝外的一侧为切削刃，根据加工椭圆弧齿线圆柱齿轮参数 调整刀具相对刀盘2回转中心距离，调整好刀盘2的安装角，与加工凸齿 面为相反安装角，凹齿切削刀具111的外切削刃到刀盘2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；下面加工凹齿面与凸齿面的 原理类似，不再做赘述；所有凹齿面加工结束，退刀，完成齿轮的加工；通 过刀盘2与齿坯8相对安装角度及伸缩刀杆102伸缩运动的设置，确保加工 出来的齿轮周向等齿槽宽的同时等齿槽深，加工效率高；可应用于加工椭圆 弧齿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 (6)

1.一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滑槽式加工装置，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支撑板，所述支撑板朝向刀盘回转中心的一侧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，所述伸缩刀杆朝后的一端始终抵触在限位板朝向刀盘的一侧。

2.根据权利要求1所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滑槽式加工装置，其特征在于，所述加工组件还包括固定在连接在支撑板朝向刀盘中心一侧的滑杆固定块，所述滑杆固定块上可滑动地连接有导轨，所述伸缩刀杆连接在导轨相对刀盘回转中心的一侧，所述伸缩刀杆向后伸出刀盘外的一端连接有连接轴，所述连接轴朝向刀盘的一侧设有摩擦头，所述连接轴上套装有回位压簧，所述回位压簧的前端抵触在滑杆固定块上，回位压簧的后端抵触在伸缩刀杆上。

3.根据权利要求1或2所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滑槽式加工装置，其特征在于，所述限位板上可转动地连接有动力输入轴，所述动力输入轴与刀盘连接。

4.根据权利要求3所述的一种椭圆弧齿线圆柱齿轮滑槽式加工装置，其特征在于，所述动力输入轴朝前的一侧设有转轴，所述动力输入轴的前部开有至少一个连接槽，所述刀盘相对限位板设置的一端开有与连接块对应的安装槽，刀盘经安装槽连接有连接块，转轴伸进刀盘内且动力输入轴抵触在刀盘后侧时，连接块刚好置于连接槽内，所述转轴朝前的一端开有限位孔，使用拉紧螺钉旋进限位孔内将刀盘和转轴连接在一起。

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滑槽式加工装置，其特征在于，所述刀盘朝前的一侧开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。

6.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滑槽式加工装置，其特征在于，所述伸缩刀杆上排布有若干刀杆安装定位孔。

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