CN112548484B - 齿轮轴滚压加工装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及齿轮轴加工领域，具体涉及一种齿轮轴滚压加工装置，包括机架，机架上转动连接有两个转动盘，转动盘相对的侧面上均固定连接有卡盘；转动盘的外侧均设有滚压组件，滚压组件均包括固定块、竖直的导杆、滚压刀、滑动块、驱动轴和电机，导杆固定连接在固定块上，滑动块滑动连接在导杆上，驱动轴转动连接在滑动块上；滚压刀位于驱动轴的一端上，驱动轴的另一端上固定连接有驱动齿轮，转动盘侧面上固定设有弧形的齿条，驱动齿轮和齿条啮合，齿条的两个端部之间设有缺口，齿条的两侧均设有与驱动齿轮啮合的齿。另外本申请还公开了使用上述装置的加工方法。通过本申请，实现了对环形凹槽的内侧壁的两侧自动进行转换滚压，提高了加工的效率。

Description

齿轮轴滚压加工装置及方法

技术领域

本发明涉及齿轮轴加工领域，具体涉及一种齿轮轴滚压加工装置及方法。

背景技术

齿轮是一种通过轮齿连续啮合传递运动和动力的机械元件，由于齿轮传动平稳，它在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。齿轮可以分为四类，包括圆柱齿轮、锥齿轮和轴齿轮等。

如图1所示，轴齿轮包括轴17和同轴固定在轴17上的齿轮18，为了在齿轮18两侧安装轴承等零件，通常需要在齿轮18的两端面上加工出环形凹槽19(内凹面)，环形凹槽19的加工方式包括精车和滚压，例如，中国专利公告号为CN109454463B的发明专利公开了用于齿轮内凹面的精车工艺，其中在对齿轮18的端部的环形凹槽19精车完成后再利用滚压刀进行滚压，提高环形凹面的加工面的精度。

但是现有技术中环形凹槽19的内壁包括两侧，滚压刀16对环形凹槽19的内侧壁进行滚压时，只能对环形凹槽19的内侧壁一侧进行滚压，无法实现对环形凹槽19的内侧壁的两侧自动进行滚压。当环形凹槽19的内侧壁的一侧滚压完毕后，再调节滚压刀16的位置，对环形凹槽19的内侧壁的另一侧进行滚压。在对滚压刀16的位置进行调节时，需要停机操作，操作比较麻烦，不利于提高加工的效率。

发明内容

本发明意在提供齿轮轴滚压加工装置及方法，以实现对环形凹槽的内侧壁的两侧自动进行转换滚压。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：齿轮轴滚压加工装置，包括机架，机架上转动连接有两个相对设置的转动盘，转动盘相对的侧面上均固定连接有卡盘；转动盘的外侧均设有滚压组件，滚压组件均包括固定块、竖直的导杆、滚压刀、滑动块、用于带动滚压刀转动的驱动轴和用于使驱动轴转动的电机，导杆固定连接在固定块上，滑动块滑动连接在导杆上，驱动轴转动连接在滑动块上；滚压刀位于驱动轴的一端上，驱动轴的另一端上固定连接有驱动齿轮，转动盘侧面上固定设有弧形的齿条，驱动齿轮和齿条啮合，齿条的两个端部之间设有缺口，齿条的两侧以及端部均设有与驱动齿轮啮合的齿。

本方案的原理及优点是：卡盘用于对轴齿轮的两端进行夹持固定。滚压刀用于对环形凹槽的内侧壁进行滚压，电机用于驱动驱动轴转动，驱动轴转动时，驱动轴带动滚压刀转动，同时驱动轴带动驱动齿轮转动，驱动齿轮由于与弧形的齿条啮合，故驱动齿轮通过齿条带动转动盘转动，转动盘通过卡盘带动轴齿轮转动，从而使得工件发生转动，环形凹槽的内侧壁被滚压刀滚压的部位发生改变，使得滚压刀对环形凹槽的内侧壁的不同部位进行滚压。由于齿条的两个端部之间设有缺口，齿条的两侧均设有与齿轮啮合的齿，因此当齿轮转动齿条的端部时，驱动齿轮在于齿条端部啮合的作用下从弧形的齿条的一侧自动移动到弧形的齿条的另一侧，驱动齿轮与齿条的另一侧面的齿进行啮合。驱动齿轮移动到弧形齿条的另一侧过程中，驱动齿轮发生位移，由于滑动块滑动连接在导杆上，因此驱动齿轮发生位移时，滑动块能够在导杆上发生相应的滑动，不会阻碍影响驱动齿轮发生位移，这样滑动块和驱动轴一同跟随驱动齿轮发生位移，驱动轴带动滚压刀移动到环形凹槽的内侧壁的另一侧，从而对环形凹槽的内侧壁的另一侧进行滚压，实现了滚压刀在环形凹槽的内侧壁的两个侧面之间自动转换。

采用上述技术方案时，具有以下有益效果：1、本方案的滚压刀在对环形凹槽的内侧壁进行滚压时，滚压刀在环形凹槽的内侧壁的两个侧面之间自动转换，无需停机调整滚压刀的位置，操作简单方便，有利于提高加工的效率。2、电机在驱动滚压刀转动的同时，驱动轴通过驱动齿轮带动转动盘转动，从而带动工件也发生转动，工件无需其他动力机构驱动，比较节约能源。3、滚压刀在对工件的环形凹槽进行滚压时，滚压刀自转的同时，工件也发生转动，工件和滚压刀同时转动，这样滚压刀和环形凹槽内壁之间的摩擦力为滚动摩擦，滚动摩擦的摩擦力较小，滚压刀滚压时，不会因为摩擦力较大而在环形凹槽的内壁划出划痕，有利于提高滚压的精度。

优选的，作为一种改进，驱动轴上固定连接有伸缩件，滚压刀安装在伸缩件上。由此，通过伸缩件的伸缩，从而实现了滚压刀的水平移动，实现了滚压刀伸入到环形凹槽中和从环形凹槽中出来，实现了滚压刀的进刀和退刀。

优选的，作为一种改进，电机固定连接在滑动块上，驱动轴上同轴固定连接有第一齿轮，电机的输出轴上同轴固定连接有第二齿轮，第一齿轮和第二齿轮啮合。由此，电机驱动第二齿轮转动，第二齿轮带动第一齿轮转动，从而带动驱动轴转动。由于电机位于滑动块上，因此当滑动块和驱动轴发生位移时，电机也一同发生位移，从而使得第一齿轮和第二齿轮之间的相对位置关系不变，不影响第一齿轮和第二齿轮之间的啮合。

优选的，作为一种改进，滚压组件位于卡盘的下方，固定块上固定连接有电磁铁，滑动块的底部上固定连接有磁铁，电磁铁和磁铁相对，电磁铁间歇性通电，通电后电磁铁和磁铁两个相对的端部的磁极相同。由此，当驱动齿轮从下向上移动时，电磁铁通电，电磁铁的端部对磁铁的端部进行排斥，从而给滑动块向上的磁推力，有利于使驱动齿轮向上移动。

优选的，作为一种改进，转动盘上固定连接有转轴，转轴转动连接在机架上，转动盘和机架之间连接有扭簧，扭簧套在转轴上。当驱动齿轮与齿条的不同侧面啮合时，转动盘的转动方向会发生改变。本方案中转动盘转动时，转动盘和机架之间的扭簧发生形变而蓄力，这样当驱动齿轮跨过齿条的一端部从齿条的一侧面移动到另一侧面时，转动盘会在扭簧的弹力作用下具有反向转动的趋势，从而能够避免转动盘在惯性的作用下转动过度而使得驱动齿轮移动到齿条的另一端部上，有利于保证驱动齿轮和齿条的稳定正常啮合。

优选的，作为一种改进，滚压刀为金刚石材质。由此，金刚石材质的滚压刀滚压的精度更高。

另外，本申请还提供了另外一种技术方案，使用上述齿轮轴滚压加工装置的齿轮轴滚压加工方法，包括以下步骤，A、固定，将精车之后的轴齿轮固定安装到卡盘上，精车后留0.01-0.02mm余量；B、滚压，使滚压刀伸入到环形凹槽中，滚压刀的侧面与环形凹槽的内侧壁的一侧面相抵；然后启动电机，电机带动驱动轴转动，驱动轴带动滚压刀转动，同时驱动轴通过驱动齿轮带动转动盘转动，转动盘通过卡盘带动轴齿轮转动；C、直到余量消除后，关闭电机，停止滚压，将滚压完成后的轴齿轮从卡盘上取下。

由此，通过本加工方法对环形凹槽的内侧壁进行滚压时，滚压刀在环形凹槽的内侧壁的两个侧面之间自动转换，无需停机调整滚压刀的位置，操作简单方便，有利于提高加工的效率。

附图说明

图1为齿轮轴滚压加工装置的正视图。

图2为左侧的转动盘的右视图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式进一步详细说明：

说明书附图中的附图标记包括：机架1、转轴2、扭簧3、转动盘4、卡盘5、固定块6、电磁铁7、磁铁8、电机9、第二齿轮10、滑动块11、导杆12、驱动轴13、第一齿轮14、伸缩件15、滚压刀16、轴17、齿轮18、环形凹槽19、驱动齿轮20、外环形槽21、内环形槽22、齿条23。

实施例基本如附图1所示：齿轮轴滚压加工装置，包括机架1，机架1上转动连接有两个相对设置的转动盘4，具体的转动方式为：两个转动盘4相互远离的侧面上同轴焊接有转轴2，转轴2通过轴承转动在机架1上，机架1和转动盘4之间连接有套在转轴2上的扭簧3。转动盘4相对的侧面上均通过螺钉固定连接有卡盘5，本实施例中的卡盘5为三角卡盘。两个转动盘4的外侧均设有滚压组件，本实施例中的滚压组件位于卡盘5的下方，滚压组件均包括固定块6、竖直的导杆12、滚压刀16、滑动块11、用于带动滚压刀16转动的驱动轴13和用于使驱动轴13转动的电机9，导杆12的底端焊接在固定块6上，滑动块11滑动连接在导杆12上，具体的滑动方式为：滑动块11上设有竖向的通孔，导杆12穿过通孔。驱动轴13通过轴承横向转动连接在滑动块11上。本实施例中电机9驱动驱动轴13转动的具体方式为：电机9通过螺钉固定连接在滑动块11上，驱动轴13上通过平键同轴固定连接有第一齿轮14，电机9的输出轴上通过平键同轴固定连接有第二齿轮10，第一齿轮14和第二齿轮10啮合。

两个驱动轴13相互靠近的端部上均通过螺钉安装有伸缩件15，本实施例中的伸缩件15为伸缩气缸或者电动伸缩杆，滚压刀16安装在伸缩件15上，两个滚压刀16相对。本实施例中的滚压刀16为金刚石材质。两个驱动轴13相互远离的端部上通过平键固定连接有驱动齿轮20。结合图2所示，两个转动盘4相互正对的侧面上均焊接设有弧形的齿条23，本实施例中，两个转动盘4正对的侧面上均设有环形槽，齿条23焊接在环形槽中，齿条23将环形槽分为内环形槽22和外环形槽21，齿条23的两个端部之间设有缺口，齿条23的两个侧面以及端部上均设有用于与驱动齿轮20啮合的齿，驱动齿轮20和齿条23啮合。

本实施例中固定块6上通过螺钉安装有电磁铁7，滑动块11的底部上通过螺钉固定连接有磁铁8，电磁铁7和磁铁8相对，电磁铁7间歇性通电，通电后电磁铁7和磁铁8两个相对的端部的磁极相同。本实施例中当驱动齿轮20从外环形槽21要向上移动到内环形槽22时，电磁铁7通电，当驱动齿轮20从内环形槽22要向下移动到外环形槽21时，电磁铁7断电，对于具体的电磁铁7通断电方式可以为人工通电和断电，也可在机架1上设置控制器和传感器，传感器和控制器电性连接，控制器和电磁铁7电性连接，通过传感器感应转动盘4的转动位置和转动方向，从而反馈给控制器，控制器根据转动盘4的转动位置和转动方向控制电磁铁7是否通电。

使用上述齿轮轴滚压加工装置的具体加工步骤如下：A、固定，将精车之后的轴齿轮的轴17固定安装到卡盘5上，其中精车后，齿轮18的环形凹槽19的内壁上留0.01-0.02mm余量；

B、滚压，启动伸缩件15，伸缩件15伸长，伸缩件15带动滚压刀16伸入到环形凹槽19中，滚压刀16的侧面与环形凹槽19的内侧壁的一侧面相抵，假设初始时，驱动齿轮20位于内环形槽22中，驱动齿轮20与齿条23的内侧面啮合，此时滚压刀16与齿轮18上的环形凹槽19靠近轴线的内侧壁相抵；然后启动电机9，电机9带动第二齿轮10转动，第二齿轮10带动第一齿轮14转动，第一齿轮14带动驱动轴13转动，驱动轴13带动滚压刀16转动，同时驱动轴13带动图2中的驱动齿轮20顺时针转动，驱动齿轮20通过与齿条23的啮合带动转动盘4顺时针转动，转动盘4通过卡盘5带动轴齿轮转动，齿轮18上的环形凹槽19内侧壁被滚压刀16滚压的部位发生改变，使得滚压刀16对环形凹槽19的内侧壁的不同部位进行滚压；随着转动盘4的转动，转动盘4使得扭簧3蓄力，当图2中齿条23的右端转动到驱动齿轮20处时，驱动齿轮20、滑动块11、驱动轴13等在重力的作用下向下移动，滑动块11在导杆12上向下滑动，驱动齿轮20通过齿条23两端之间的缺口从内环形槽22中移动到外环形槽21中，驱动齿轮20与齿条23的外侧壁啮合，此时驱动轴13带动滚压刀16向下移动，滚压刀16对齿轮18上环形凹槽19远离齿轮18轴线的内侧壁进行滚压；同时，驱动齿轮20通过与齿条23的啮合带动转动盘4逆时针转动，由于转动盘4的转动方向发生改变，因此扭簧3上的弹力先缓慢释放，释放完毕后，随着转动盘4的继续逆时针转动，扭簧3再反向蓄力，直到图2中的齿条23的左端移动到驱动齿轮20处；当图2中齿条23的左端转动到驱动齿轮20处时，此时电磁铁7通电，电磁铁7给磁铁8斥力，滑动块11在斥力的作用下向上移动，滑动块11在导杆12上向上滑动，驱动齿轮20通过齿条23两端之间的缺口从外环形槽21中移动到内环形槽22中，驱动齿轮20与齿条23的内侧壁啮合，此时驱动轴13带动滚压刀16向上移动，滚压刀16对齿轮18上环形凹槽19靠近齿轮18轴线的内侧壁进行滚压，同时，驱动齿轮20通过与齿条23的啮合带动转动盘4顺时针转动，同理，扭簧3上的弹力先释放再蓄力，直到图2中的齿条23的右端移动到驱动齿轮20处；

C、直到余量消除后，关闭电机9，停止滚压，将滚压完成后的轴齿轮从卡盘5上取下。

本实施例中，转动盘4转动时，转动盘4和机架1之间的扭簧3发生形变而蓄力，这样当驱动齿轮20跨过齿条23的一端部从齿条23的一侧面移动到另一侧面时，扭簧3的弹力会给转动盘4转动的反向作用力，从而能够避免转动盘4在惯性的作用下转动过度而使得驱动齿轮20移动到齿条23的另一端部上，有利于保证驱动齿轮20和齿条23的稳定正常啮合。例如，图2中驱动齿轮20顺时针转动，齿条23的右端移动到驱动齿轮20处时，此时驱动齿轮20跨过齿条23的右端向下移动，由于扭簧3此时处于蓄力状态，故在驱动齿轮20在齿条23的端部移动过程中，扭簧3对转动盘4继续顺时针转动具有一定的阻碍作用，从而能够避免转动盘4在惯性的作用下顺时针转动过度，避免了驱动齿轮20与齿条23的左端接触撞击而影响驱动齿轮20正常穿过缺口向下移动。同时，转动盘4在扭簧3的作用下，使得齿条23的右端能够与驱动齿轮20处于啮合状态，避免齿条23的右端与驱动齿轮20之间产生松动而无法啮合。

以上所述的仅是本发明的实施例，方案中公知的具体技术方案和/或特性等常识在此未作过多描述。应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明技术方案的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本发明的保护范围，这些都不会影响本发明实施的效果和专利的实用性。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (6)

1.齿轮轴滚压加工装置，其特征在于：包括机架，所述机架上转动连接有两个相对设置的转动盘，转动盘相对的侧面上均固定连接有卡盘；所述转动盘的外侧均设有滚压组件，所述滚压组件均包括固定块、竖直的导杆、滚压刀、滑动块、用于带动滚压刀转动的驱动轴和用于使驱动轴转动的电机，所述导杆固定连接在固定块上，滑动块滑动连接在导杆上，所述驱动轴转动连接在滑动块上；所述滚压刀位于驱动轴的一端上，所述驱动轴的另一端上固定连接有驱动齿轮，所述转动盘侧面上固定设有弧形的齿条，所述驱动齿轮和齿条啮合，齿条的两个端部之间设有缺口，齿条的两侧以及端部均设有与驱动齿轮啮合的齿；所述滚压组件位于卡盘的下方，所述固定块上固定连接有电磁铁，所述滑动块的底部上固定连接有磁铁，所述电磁铁和磁铁相对，所述电磁铁间歇性通电，通电后电磁铁和磁铁两个相对的端部的磁极相同。

2.根据权利要求1所述的齿轮轴滚压加工装置，其特征在于：所述驱动轴上固定连接有伸缩件，所述滚压刀安装在伸缩件上。

3.根据权利要求1所述的齿轮轴滚压加工装置，其特征在于：所述电机固定连接在滑动块上，所述驱动轴上同轴固定连接有第一齿轮，所述电机的输出轴上同轴固定连接有第二齿轮，所述第一齿轮和第二齿轮啮合。

4.根据权利要求1所述的齿轮轴滚压加工装置，其特征在于：所述转动盘上固定连接有转轴，转轴转动连接在机架上，所述转动盘和机架之间连接有扭簧，扭簧套在转轴上。

5.根据权利要求1所述的齿轮轴滚压加工装置，其特征在于：所述滚压刀为金刚石材质。

6.使用权利要求1-5任一所述的齿轮轴滚压加工装置的齿轮轴滚压加工方法，其特征在于：包括以下步骤，A、固定，将精车之后的轴齿轮固定安装到卡盘上，所述精车后留0.01-0.02mm余量；B、滚压，使滚压刀伸入到环形凹槽中，滚压刀的侧面与环形凹槽的内侧壁的一侧面相抵；然后启动电机，电机带动驱动轴转动，驱动轴带动滚压刀转动，同时驱动轴通过驱动齿轮带动转动盘转动，转动盘通过卡盘带动轴齿轮转动；C、直到余量消除后，关闭电机，停止滚压，将滚压完成后的轴齿轮从卡盘上取下。

Images