CN113478024A - 一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用 - Google Patents

一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用 Download PDF

Info

Publication number
CN113478024A
CN113478024A CN202110734306.XA CN202110734306A CN113478024A CN 113478024 A CN113478024 A CN 113478024A CN 202110734306 A CN202110734306 A CN 202110734306A CN 113478024 A CN113478024 A CN 113478024A
Authority
CN
China
Prior art keywords
guide rail
base
base disc
positioning
baffle
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202110734306.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN113478024B (zh
Inventor
凌四营
凌明
孔玉梅
刘祥生
王立鼎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN202110734306.XA priority Critical patent/CN113478024B/zh
Publication of CN113478024A publication Critical patent/CN113478024A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113478024B publication Critical patent/CN113478024B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F23/00—Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
    • B23F23/003—Generating mechanisms
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F19/00—Finishing gear teeth by other tools than those used for manufacturing gear teeth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P21/00—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control
    • B23P21/002—Machines for assembling a multiplicity of different parts to compose units, with or without preceding or subsequent working of such parts, e.g. with programme control the units stationary whilst being composed
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01B—MEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B21/00—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant
    • G01B21/20—Measuring arrangements or details thereof, where the measuring technique is not covered by the other groups of this subclass, unspecified or not relevant for measuring contours or curvatures, e.g. determining profile

Abstract

本发明属于精密加工与测试技术领域，涉及一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用，装置包括平台、基圆盘定位挡板、滚动组件和导轨组件；滚动组件结构对称，质量平衡，便于保证纯滚动过程中的稳定性；滚动组件径向参考基准统一，并以齿轮渐开线样板工件的两端面为轴向安装基准；基圆盘与导轨之间的摩擦系数较大，抑制基圆盘滚动过程中打滑；弹性增摩软带增大基圆盘与导轨之间的阻尼和摩擦力，具有减振功能，提高了滚动组件运动的平稳性。装配方法及其应用可提高高精度渐开线纯滚动展成装置的装配精度，扩展该装置在展成加工、测量渐开线方面的应用领域，可用于1级精度齿轮渐开线样板的加工与测量领域，具有良好的市场应用前景与推广价值。

Description

一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用
技术领域
本发明属于精密加工与测试技术领域，涉及一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用。
背景技术
渐开线廓形是目前使用最普遍、加工工艺最成熟的一种齿轮廓形，广泛应用于减/变速器、齿轮刀具、高端装备、工业机器人等各个领域。代表齿轮渐开线最高加工精度的器件是用于齿轮渐开线量值传递基准的齿轮渐开线样板。齿轮渐开线样板是校准各种渐开线测量仪器的标准计量器具，主要用于传递齿轮渐开线参数量值、修正仪器示值和确定仪器示值误差。
发明专利【ZL201510091994.7】公开了一种高精度径向可调式齿轮渐开线样板及其调整方法，发明专利【ZL201610847011.2】公开一种大齿轮渐开线样板，专利【ZL201711393983.X】公开了一种自安装基准等公法线齿轮渐开线样板，这些公开的专利均提到了一种齿轮渐开线样板的新结构，但都没有涉及加工和检测齿轮渐开线样板的具体装置与方法。
齿轮渐开线样板国家标准GB/T 6467-2010规定了齿轮渐开线样板的等级分1级和2级。1级齿轮渐开线样板的齿廓形公差ffαT对应于基圆半径rb≤100mm、100mm<rb≤200mm、200mm<rb≤300mm和300mm<rb≤400mm分别为1.0μm、1.4μm、1.7μm和2.1μm；展长对应于基圆半径rb＝100mm、200mm、300mm、400mm应不小于70mm、105mm、140mm和160mm；渐开线齿廓面的表面粗糙度不大于Ra 0.1。日本国家计量院(NMIJ)开发出了激光测量渐开线的基准装置，所用渐开线样板的基圆半径为57.5mm，齿廓形状偏差为0.5μm，展长为30mm；英国纽卡斯尔大学齿轮测量国家实验室(NGML)于2004年进行的齿轮样板国际比对中，提供了一件基圆半径100mm、展长38mm，齿廓形状偏差为0.2μm的齿轮渐开线样板；联邦德国物理技术研究PTB于2009年研制了一种齿顶圆直径1000mm的扇形大齿轮样板，其渐开线的展长为120mm，齿廓形状偏差为1.8μm左右；2011年PTB又设计制造了一种齿顶圆直径约为2000mm的大齿圈标准样板，其渐开线的展长约为84mm，齿廓形状偏差约为2μm；大连理工大学高精度齿轮研究室研制齿顶圆半径为64mm，展长为30mm，齿廓形状偏差约为1.3μm的标准齿轮；以上齿轮标准器为国际上精度较高的齿轮渐开线标准器，但均不满足1级精度齿轮渐开线样板的精度要求；
国外内暂无满足1级精度齿轮渐开线样板加工与测试需求的加工装置与测量仪器，开发出满足1级精度齿轮渐开线样板加工与测量装置成为当务之急。
直线绕圆做纯滚动，直线上任意一点的运动轨迹就是以该圆为基圆的渐开线，这是渐开线基本的生成原理。现有高精度的齿轮加工设备采用的磨齿原理均符合渐开线的生成原理。瑞士马格(Maag)磨齿机，也称蝶形砂轮磨齿机采用的滚轮—钢带式展成机构；秦川机床集团股份有限公司生产的用于加工Y7125型大平面砂轮磨齿机用渐开线凸轮采用的是立式单基圆盘-导轨展成机构；德国联邦物理技术研究院(PTB)、日本国家计量科学研究院和大连理工大学高精度齿轮研究室曾开发出双基圆盘式展成机构，均符合渐开线的生成原理。但现有双基圆盘式的渐开线展成机构仍存在基圆盘刚度偏低、热变形较高、基圆盘安装轴系结构复杂、基圆盘和渐开样板及芯轴轴线的同轴度精度难以保证、装配式导轨难以保证共面、基圆盘与导轨之间的摩擦系数小易打滑等问题，致使双基圆盘-双导轨式纯滚动展成机构的结构及仍有提升空间。
发明内容
为加工和测量1级精度的齿轮渐开线样板，本发明依据渐开线的生成原理，提供了一种高精度渐开线纯滚动展成装置。为提高高精度渐开线纯滚动展成装置的装配精度，扩展该装置的应用领域，本发明还提供了一种高精度渐开线纯滚动展成装置的装配方法及其应用。
一种高精度渐开线纯滚动展成装置包括：平台、滚动组件和导轨组件；其中滚动组件包括齿轮渐开线样板工件、芯轴、工件密珠轴套、左基圆盘、右基圆盘、左平行套筒、右平行套筒、左弹性增摩软带、右弹性增摩软带，左密珠轴套、右密珠轴套、左平垫圈、右平垫圈、左十字垫圈、右十字垫圈和左锁紧螺母、右锁紧螺母；导轨组件包括底座、基圆盘定位挡板，左导轨、右导轨，左挡板、右挡板、铜板、连接螺钉，紧定螺钉；
芯轴为整个滚动组件的径向安装基准，中间为一高精度的圆柱面，两端为细牙螺纹；
左基圆盘和右基圆盘尺寸一致；左、右基圆盘的外圆柱面为工作面，其上设有径向环槽，分别用于放置左、右弹性增摩软带；左、右基圆盘采用对称的腹板结构，以减少碳化硅微粉的用量；基准内孔为左、右基圆盘的安装基准孔，左、右基圆盘外圆柱面相对于基准内孔轴线的圆跳动误差不大于1μm；左、右基圆盘同一端的轴向定位小端面和轴向测量大环面共面，左、右基圆盘两端的轴向定位小端面和轴向测量大环面平行；左、右基圆盘通过左密珠轴套、右密珠轴套与芯轴定位装配；
左平行套筒、右平行套筒与芯轴之间为间隙配合，左、右平行套筒的定位面A分别与齿轮渐开线样板工件的一个端面贴合定位，定位面B分别与左基圆盘、右基圆盘的轴向定位小端面贴合定位，确保左、右基圆盘与齿轮渐开线样板工件轴向定位精度；
左导轨、右导轨结构尺寸相同，为细腰型截面的拉伸体，截面形状上下、左右对称，从上往下依次为宽矩形、倒梯形、窄矩形、梯形和宽矩形；左、右导轨的侧向斜面与导轨底面或导轨顶面的夹角在60°～80°之间；左、右导轨统一加工，导轨底面为定位面，平面度误差小于0.5μm；导轨顶面为工作面，平面度误差小于0.2μm，与导轨底面的平行度误差小于1μm；
导轨定位板底面通过连接螺钉与底座连接，通过调整导轨定位板两侧面之间的设计宽度可调整左、右导轨、之间的跨度；导轨定位板的两侧面均设有螺纹孔，分别用于左、右导轨紧定螺钉的连接；
左挡板、右挡板上分别设有一排通孔和一排螺纹孔，分别用于连接螺钉和紧定螺钉的连接；
底座上面和两侧面预埋螺母，用于与左、右挡板、基圆盘定位挡板和导轨定位板的连接；底座上表面为左、右导轨的安装基准面；底座固定于平台上；
左密珠轴套、右密珠轴套与芯轴和对应的左、右基圆盘的单边过盈量为1～3μm，工件密珠轴套与芯轴和齿轮渐开线样板工件基准内孔的单边过盈量为1～3μm。
进一步地，所述左基圆盘和右基圆盘选用纳米碳化硅微粉通过高温烧结成型，然后通过精加工获得；左、右弹性增摩软带套入左、右基圆盘的径向环槽中后其平均外径大于外圆柱面0.1～0.3mm；直径大于150mm的左、右基圆盘中间腹板上设有均布的腹板孔，便于手动抓取左、右基圆盘。
进一步地，所述左平行套筒、右平行套筒分别的定位面A和定位面B的平行度误差不大于0.2μm。
进一步地，所述左、右导轨侧向中间矩形区域设有均布的导轨连接孔，便于左、右导轨连接到一起同步加工与检测；左、右导轨端面设有连接螺纹孔，便于其他附属零件的连接；左、右导轨材料为与碳化硅基圆盘摩擦系数较大的轴承钢或碳化硅，摩擦系数达0.6～0.8。
进一步地，所述左、右导轨紧定螺钉通过铜板施加作用力于导轨侧向斜面，水平方向的分力使左、右导轨压紧导轨定位板，竖直向下的分力使左、右导轨压紧底座，从而保证了左、右导轨定位的可靠性。
进一步地，所述左、右密珠轴套和工件密珠轴套选用G3或G5级的轴承钢球。
进一步地，所述基圆盘定位挡板为L形拉伸体，拉伸方向中间设有挡板凹槽，侧面凹形挡板定位面为基圆盘定位挡板的工作面；基圆盘定位挡板底面为安装基准面，底面上有1～3排挡板连接沉头孔。
上述高精度渐开线纯滚动展成装置的装配方法，其中滚动组件的装配方法，操作步骤如下：
步骤1，将右锁紧螺母拧至芯轴目标位置，竖直倒置，右锁紧螺母在下，并依次将右十字垫圈和右平垫圈装入芯轴；
步骤2，将右基圆盘连同右密珠轴套装入芯轴；
步骤3，依次将右平行套筒、齿轮渐开线样板工件连同工件密珠轴套以右基圆盘的轴向定位小端面为轴向基准装入芯轴；
步骤4，接着依次将左平行套筒、左基圆盘连同左密珠轴套、左平垫圈、左十字垫圈和左锁紧螺母依次装配到芯轴上；
步骤5，将整个滚动组件的轴线放平，置于工作面沿水平方向的导轨组件上，保持左、右基圆盘的母线与左、右导轨的导轨顶面对齐，最后同步拧紧滚动组件两端的左、右锁紧螺母；
步骤6，将左弹性增摩软带、右弹性增摩软带分别套入左、右基圆盘的径向环槽中；
步骤7，通过测量左、右基圆盘外侧轴向测量大环面之间的距离偏差，确定滚动组件的安装精度，通过转动左、右基圆盘或左、右平行套筒相对于齿轮渐开线样板工件之间的相对安装角度，控制左、右基圆盘外侧轴向测量大环面之间的距离偏差不大于1μm。
所述导轨组件的装配方法，操作步骤如下：
步骤1，利用左、右导轨中间的导轨连接孔将一组左、右导轨通过螺栓连接到一起；
步骤2，统一对连到一起的左、右导轨进行磨削加工、研磨加工和对研加工，确保该组左、右导轨的导轨顶面和导轨底面的平面精度和平行精度；
步骤3，完成底座和导轨定位板的精加工；并将导轨定位板通过连接螺钉B连接固定到底座上；
步骤4，精加工后的左、右导轨分开后，不得改变左、右导轨的相对方位，在各自安装位置上左、右导轨与底座的上平面和导轨定位板的定位面进行对研，确保左、右导轨与底座和导轨定位板的贴合精度与定位刚度；
步骤5，将左、右挡板通过连接螺钉连接各自固定到底座上，并将厚度1～2mm的铜板放置到左、右导轨外侧的导轨侧向斜面上；
步骤6，沿长度方向对齐左、右导轨，按照先中间后两边的顺序，先等力矩拧紧左、右挡板中的左、右导轨紧定螺钉，使左、右导轨与导轨定位板的侧面贴合，再等力矩拧紧导轨定位板中的左、右导轨紧定螺钉，使左、右导轨与底座紧密贴合；
步骤7，整个导轨组件装配完后进行时效处理，以消除该组件的残余应力和装配应力，然后利用另外两套导轨组件对装配后的导轨顶面进行精密对研处理，并达到0.2μm的平面度要求。
上述的高精度渐开线纯滚动展成装置的使用方法，操作步骤如下:
将基圆盘定位挡板安装在底座上，底座上螺纹孔的排数比基圆盘定位挡板的挡板连接沉头孔的排数多1～2排，使基圆盘定位挡板相对于左、右导轨的距离可调；滚动组件使用基圆半径小的左、右基圆盘时，基圆盘定位挡板靠近左、右导轨安装；使用基圆半径大的左、右基圆盘时，基圆盘定位挡板远离左、右导轨安装；确保滚动组件在左、右导轨的中间区域做纯滚动；放置滚动组件时将左、右基圆盘的母线与基圆盘定位挡板的挡板定位面靠齐，以确定滚动组件在导轨组件上的初始位置及纯滚动运动的方向。
本发明的有益效果在于，发明了一种用于生成高精度齿轮渐开线参考基准的纯滚动展成装置，包括滚动组件、导轨组件、基圆盘定位挡板；滚动组件结构对称，质量平衡，便于保证纯滚动过程中的稳定性；滚动组件径向参考基准统一，并以齿轮渐开线样板工件的两端面为轴向安装基准；基圆盘选用性能优越的碳化硅材料，与导轨之间的摩擦系数较大，便于基圆盘滚动过程中打滑的抑制；弹性增摩软带进一步增大基圆盘与导轨之间的阻尼和摩擦力，并具有减振功能，提高了滚动组件运动的平稳性。综上所述，本发明提供了一种高精度渐开线纯滚动展成装置，具有基准统一、装配误差源少、安装精度高、运动平稳、基圆盘和导轨的加工精度高、加工和测量渐开线无原理性误差等优点，可用于1级精度齿轮渐开线样板的加工与测量领域，具有良好的市场应用前景与推广价值。
同时发明了一种高精度渐开线纯滚动展成装置的装配方法及应用，包括滚动组件的装配方法、导轨组件的装配方法、高精度渐开线纯滚动展成装置使用方法及高精度渐开线纯滚动展成装置的应用；本发明提供的装配方法及其应用可提高高精度渐开线纯滚动展成装置的装配精度，扩展该装置在展成加工、测量渐开线方面的应用领域，可用于1级精度齿轮渐开线样板的加工与测量领域，具有良好的市场应用前景与推广价值。
附图说明
图1纯滚动展成装置模型图。
图2导轨。
图3纯滚动展成装置左视截面图。
图4纯滚动展成装置主视图。
图5基圆盘。
图6平行套筒。
图7基圆盘定位挡板。
图中：1大理石平台；2左挡板；3连接螺钉A；4左导轨紧定螺钉；5铜板；6大理石底座；7左导轨；7-1连接螺纹孔；7-2导轨侧向定位面；7-3导轨连接孔；7-4导轨底面；7-5导轨侧向斜面；7-6导轨顶面；8左基圆盘；8-1外圆柱面；8-2径向环槽；8-3腹板孔；8-4基准内孔；8-5轴向定位小端面；8-6轴向测量大环面；9左弹性增摩软带；10左锁紧螺母；11左十字垫圈；12左平垫圈；13左密珠轴套；14左平行套筒；14-1定位面A；14-2定位面B；14-3套筒内孔；15齿轮渐开线样板工件；16工件密珠轴套；17芯轴；18右平行套筒；19右密珠轴套；20右平垫圈；21右十字垫圈；22右锁紧螺母；23右基圆盘；24右弹性增摩软带；25右导轨；26导轨定位板；27连接螺钉B；28右导轨紧定螺钉；29右挡板；30连接螺钉C；31基圆盘定位挡板；31-1挡板定位面；31-2挡板凹槽；31-3挡板连接沉头孔。
具体实施方式
以基圆半径为100mm的基圆盘和长度为300mm的导轨为例阐述该发明的具体实施方式；
一、一种滚动组件的装配方法，以先装配右端组件为例，其操作步骤如下：
1、将右锁紧螺母22拧至芯轴17合适的位置，竖直倒置，右锁紧螺母22在下，并依次将右十字垫圈21和右平垫圈20装入芯轴17；
2、将右基圆盘23连同右密珠轴套19装入芯轴17；
3、依次将右平行套筒18、齿轮渐开线样板工件15连同工件密珠轴套16以右基圆盘23的轴向定位小端面8-5为轴向基准装入芯轴17；
4、接着依次将左平行套筒14、左基圆盘8连同左密珠轴套13、左平垫圈12、左十字垫圈11和左锁紧螺母10依次装配到芯轴17上；
5、将整个滚动组件的轴线放平，置于工作面沿水平方向的导轨组件上，保持左、右基圆盘8、23的母线与左、右导轨7、25的导轨顶面7-6对齐，最后同步拧紧滚动组件两端的左、右锁紧螺母10、22；
6、将左、右弹性增摩软带9、24分别套入左、右基圆盘8、23的径向环槽8-2中；
7、通过测量左、右基圆盘8、23外侧轴向测量大环面8-6之间的距离偏差，确定滚动组件的安装精度，通过转动左、右基圆盘8、23或左、右平行套筒14、18相对于齿轮渐开线样板工件15之间的相对安装角度，控制左、右基圆盘8、23外侧轴向测量大环面8-6之间的距离偏差不大于1μm；
二、一种导轨组件的装配方法，其操作步骤如下：
同时制作三套六根导轨，便于三套导轨组件的互研加工；
1、利用左、右导轨7、25中间的导轨连接孔7-3将一组左、右导轨7、25通过螺栓连接到一起；
2、统一对连到一起的左、右导轨7、25进行磨削加工、研磨加工和对研加工，确保该组左、右导轨7、25的导轨顶面7-6和导轨底面7-4的平面精度和平行精度；
3、完成大理石底座6和导轨定位板26的精加工；并将导轨定位板26通过连接螺钉B27连接固定到大理石底座6上；导轨定位板26的宽度为140mm，厚度为12mm，底面的平面度误差小于2μm，左、右导轨7、25的跨度为170mm；
4、精加工后的左、右导轨7、25分开后，不得改变两左、右导轨7、25的相对方位，在各自安装位置上左、右导轨7、25与大理石底座6的上平面和导轨定位板26的定位面进行对研，确保左、右导轨7、25与大理石底座6和导轨定位板26贴合精度与定位刚度；
5、将左、右挡板2、29通过连接螺钉A、C3、30连接各自固定到大理石底座6上，并将厚度1mm的铜板5放置到左、右导轨7、25外侧的导轨侧向斜面7-5上；
6、沿长度方向对齐左、右导轨7、25，按照先中间后两边的顺序，先等力矩拧紧左、右挡板2、29中的左、右导轨紧定螺钉4、28，使左、右导轨7、25与导轨定位板26的侧面贴合，再等力矩拧紧导轨定位板26中的左、右导轨紧定螺钉4、28，使左、右导轨7、25与大理石底座6紧密贴合；
7、整个导轨组件装配完后进行时效处理，以消除该组件的残余应力和装配应力，然后利用另外两套导轨组件对装配后的导轨顶面7-6进行精密对研处理，并达到0.2μm的平面度要求；
三、高精度渐开线纯滚动展成装置使用方法如下：
将基圆盘定位挡板31安装在大理石底座6上，大理石底座6上螺纹孔的排数比基圆盘定位挡板31的挡板连接沉头孔31-3的排数多1～2排，使基圆盘定位挡板31相对于左、右导轨7、25的距离可调；滚动组件使用基圆半径小的左、右基圆盘8、23时，基圆盘定位挡板31靠近左、右导轨7、25安装；使用基圆半径大的左、右基圆盘8、23时，基圆盘定位挡板31远离左、右导轨7、25安装；确保滚动组件在左、右导轨7、25的中间区域做纯滚动；放置滚动组件时将左、右基圆盘8、23的母线与基圆盘定位挡板31的挡板定位面31-1靠齐，以确定滚动组件在导轨组件上的初始位置及纯滚动运动的方向；
四、高精度渐开线纯滚动展成装置的应用如下：
高精度渐开线纯滚动展成装置用于生成基准级渐开线的参考基准，可应用于1级精度齿轮渐开线样板的磨削加工、展成线切加工、展成电解加工、展成研抛加工、展成测量等领域。
采用高精度渐开线纯滚动展成装置展成线切割加工或展成电解加工时，电极丝的轴线布置在左、右导轨7、25的导轨顶面7-6的延长面上，且平行于左、右基圆盘8、23的母线；采用高精度渐开线纯滚动展成装置磨削加工时，砂轮的工作面布置在垂直于导轨顶面7-6的方向上，且平行于左、右基圆盘8、23的母线；采用高精度渐开线纯滚动展成装置研抛加工时，油石工作面布置在垂直于导轨顶面7-6的方向上，且平行于左、右基圆盘8、23的母线；因此，采用高精度渐开线纯滚动展成装置加工齿轮渐开线样板工件15的齿廓时无加工原理性误差；
采用高精度渐开线纯滚动展成装置展成测量渐开线时，数据采集点布置在齿轮渐开线样板工件15中截面上的渐开线和左、右导轨7、25导轨顶面7-6延长面的交点上，采集方向为齿轮渐开线样板工件15齿面的法向；采用高精度渐开线纯滚动展成装置测量齿轮渐开线样板工件15的齿廓偏差时无测量阿贝误差。

Claims (10)

1.一种高精度渐开线纯滚动展成装置，其特征在于，包括：平台(1)、滚动组件和导轨组件；其中滚动组件包括齿轮渐开线样板工件(15)、芯轴(17)、工件密珠轴套(16)、左基圆盘(8)、右基圆盘(23)、左平行套筒(14)、右平行套筒(18)、左弹性增摩软带(9)、右弹性增摩软带(24)，左密珠轴套(13)、右密珠轴套(19)、左平垫圈(12)、右平垫圈(20)、左十字垫圈(11)、右十字垫圈(21)和左锁紧螺母(10)、右锁紧螺母(22)；导轨组件包括底座(6)、基圆盘定位挡板(31)，左导轨(7)、右导轨(25)，左挡板(2)、右挡板(29)、铜板(5)、连接螺钉，紧定螺钉；
芯轴(17)为整个滚动组件的径向安装基准，中间为圆柱面，两端为细牙螺纹；
左基圆盘(8)和右基圆盘(23)尺寸一致；左、右基圆盘的外圆柱面(8-1)为工作面，其上设有径向环槽(8-2)，分别用于放置左、右弹性增摩软带；左、右基圆盘采用对称的腹板结构；基准内孔(8-4)为左、右基圆盘的安装基准孔，左、右基圆盘外圆柱面(8-1)相对于基准内孔(8-4)轴线的圆跳动误差不大于1μm；左、右基圆盘同一端的轴向定位小端面(8-5)和轴向测量大环面(8-6)共面，左、右基圆盘两端的轴向定位小端面(8-5)和轴向测量大环面(8-6)平行；左、右基圆盘通过左密珠轴套(13)、右密珠轴套(19)与芯轴(17)定位装配；
左平行套筒(14)、右平行套筒(18)与芯轴(17)之间为间隙配合，左、右平行套筒的定位面A(14-1)分别与齿轮渐开线样板工件(15)的一个端面贴合定位，定位面B(14-2)分别与左基圆盘(8)、右基圆盘(23)的轴向定位小端面(8-5)贴合定位；
左导轨(7)、右导轨(25)结构尺寸相同，为细腰型截面的拉伸体，截面形状上下、左右对称，从上往下依次为宽矩形、倒梯形、窄矩形、梯形和宽矩形；左、右导轨的侧向斜面(7-5)与导轨底面(7-4)或导轨顶面(7-6)的夹角在60°～80°之间；导轨底面(7-4)为定位面，平面度误差小于0.5μm；导轨顶面(7-6)为工作面，平面度误差小于0.2μm，与导轨底面(7-4)的平行度误差小于1μm；
导轨定位板(26)底面通过连接螺钉与底座(6)连接；导轨定位板(26)的两侧面均设有螺纹孔，分别用于左、右导轨紧定螺钉的连接；
左挡板(2)、右挡板(29)上分别设有一排通孔和一排螺纹孔，分别用于连接螺钉和紧定螺钉的连接；
底座(6)上面和两侧面预埋螺母，用于与左、右挡板、基圆盘定位挡板(31)和导轨定位板(26)的连接；底座(6)上表面为左、右导轨(7、25)的安装基准面；底座(6)固定于平台(1)上；
左密珠轴套(13)、右密珠轴套(19)与芯轴(17)和对应的左、右基圆盘的单边过盈量为1～3μm，工件密珠轴套(16)与芯轴(17)和齿轮渐开线样板工件(15)基准内孔的单边过盈量为1～3μm。
2.根据权利要求1所述的高精度渐开线纯滚动展成装置，其特征在于，左基圆盘(8)和右基圆盘(23)选用纳米碳化硅微粉通过高温烧结成型，然后通过精加工获得；左、右弹性增摩软带套入左、右基圆盘的径向环槽(8-2)中后其平均外径大于外圆柱面(8-1)0.1～0.3mm；直径大于150mm的左、右基圆盘中间腹板上设有均布的腹板孔(8-3)，便于手动抓取左、右基圆盘。
3.根据权利要求1所述的高精度渐开线纯滚动展成装置，其特征在于，左平行套筒(14)、右平行套筒(18)分别的定位面A(14-1)和定位面B(14-2)的平行度误差不大于0.2μm。
4.根据权利要求1所述的高精度渐开线纯滚动展成装置，其特征在于，所述左、右导轨侧向中间矩形区域设有均布的导轨连接孔(7-3)，便于左、右导轨连接到一起同步加工与检测；左、右导轨端面设有连接螺纹孔(7-1)，便于其他附属零件的连接；左、右导轨材料为与碳化硅基圆盘摩擦系数较大的轴承钢或碳化硅，摩擦系数达0.6～0.8。
5.根据权利要求1所述的高精度渐开线纯滚动展成装置，其特征在于，左、右导轨紧定螺钉通过铜板(5)施加作用力于导轨侧向斜面(7-5)，水平方向的分力使左、右导轨压紧导轨定位板(26)，竖直向下的分力使左、右导轨压紧底座(6)，从而保证了左、右导轨定位的可靠性。
6.根据权利要求1所述的高精度渐开线纯滚动展成装置，其特征在于，左、右密珠轴套和工件密珠轴套(16)选用G3或G5级的轴承钢球。
7.根据权利要求1所述的高精度渐开线纯滚动展成装置，其特征在于，基圆盘定位挡板(31)为L形拉伸体，拉伸方向中间设有挡板凹槽(31-2)，侧面凹形挡板定位面(31-1)为基圆盘定位挡板(31)的工作面；基圆盘定位挡板(31)底面为安装基准面，底面上有1～3排挡板连接沉头孔(31-3)。
8.权利要求1-7任一所述的高精度渐开线纯滚动展成装置的装配方法，其特征在于，滚动组件的装配方法，其操作步骤如下：
步骤1，将右锁紧螺母(22)拧至芯轴(17)目标位置，竖直倒置，右锁紧螺母(22)在下，并依次将右十字垫圈(21)和右平垫圈(20)装入芯轴(17)；
步骤2，将右基圆盘(23)连同右密珠轴套(19)装入芯轴(17)；
步骤3，依次将右平行套筒(18)、齿轮渐开线样板工件(15)连同工件密珠轴套(16)以右基圆盘(23)的轴向定位小端面(8-5)为轴向基准装入芯轴(17)；
步骤4，接着依次将左平行套筒(14)、左基圆盘(8)连同左密珠轴套(13)、左平垫圈(12)、左十字垫圈(11)和左锁紧螺母(10)依次装配到芯轴(17)上；
步骤5，将整个滚动组件的轴线放平，置于工作面沿水平方向的导轨组件上，保持左、右基圆盘的母线与左、右导轨的导轨顶面(7-6)对齐，最后同步拧紧滚动组件两端的左、右锁紧螺母；
步骤6，将左弹性增摩软带(9)、右弹性增摩软带(24)分别套入左、右基圆盘的径向环槽(8-2)中；
步骤7，通过测量左、右基圆盘外侧轴向测量大环面(8-6)之间的距离偏差，确定滚动组件的安装精度，通过转动左、右基圆盘或左、右平行套筒相对于齿轮渐开线样板工件(15)之间的相对安装角度，控制左、右基圆盘外侧轴向测量大环面(8-6)之间的距离偏差不大于1μm。
9.根据权利要求8所述的高精度渐开线纯滚动展成装置的装配方法，其特征在于，所述导轨组件的装配方法，操作步骤如下：
步骤1，利用左、右导轨中间的导轨连接孔(7-3)将一组左、右导轨通过螺栓连接到一起；
步骤2，统一对连到一起的左、右导轨进行磨削加工、研磨加工和对研加工，确保该组左、右导轨的导轨顶面(7-6)和导轨底面(7-4)的平面精度和平行精度；
步骤3，完成底座(6)和导轨定位板(26)的精加工；并将导轨定位板(26)通过连接螺钉B(27)连接固定到底座(6)上；
步骤4，精加工后的左、右导轨分开后，不得改变左、右导轨的相对方位，在各自安装位置上左、右导轨与底座(6)的上平面和导轨定位板(26)的定位面进行对研，确保左、右导轨与底座(6)和导轨定位板(26)的贴合精度与定位刚度；
步骤5，将左、右挡板通过连接螺钉连接各自固定到底座(6)上，并将厚度1～2mm的铜板(5)放置到左、右导轨外侧的导轨侧向斜面(7-5)上；
步骤6，沿长度方向对齐左、右导轨，按照先中间后两边的顺序，先等力矩拧紧左、右挡板中的左、右导轨紧定螺钉，使左、右导轨与导轨定位板(26)的侧面贴合，再等力矩拧紧导轨定位板(26)中的左、右导轨紧定螺钉，使左、右导轨与底座(6)紧密贴合；
步骤7，整个导轨组件装配完后进行时效处理，以消除该组件的残余应力和装配应力，然后利用另外两套导轨组件对装配后的导轨顶面(7-6)进行精密对研处理，并达到0.2μm的平面度要求。
10.权利要求1-7任一所述的高精度渐开线纯滚动展成装置的使用方法，其特征在于，操作步骤如下:
将基圆盘定位挡板(31)安装在底座(6)上，底座(6)上螺纹孔的排数比基圆盘定位挡板(31)的挡板连接沉头孔(31-3)的排数多1～2排，使基圆盘定位挡板(31)相对于左、右导轨的距离可调；滚动组件使用基圆半径小的左、右基圆盘时，基圆盘定位挡板(31)靠近左、右导轨安装；使用基圆半径大的左、右基圆盘时，基圆盘定位挡板(31)远离左、右导轨安装；确保滚动组件在左、右导轨的中间区域做纯滚动；放置滚动组件时将左、右基圆盘的母线与基圆盘定位挡板(31)的挡板定位面(31-1)靠齐，以确定滚动组件在导轨组件上的初始位置及纯滚动运动的方向。
CN202110734306.XA 2021-06-30 2021-06-30 一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用 Active CN113478024B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110734306.XA CN113478024B (zh) 2021-06-30 2021-06-30 一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110734306.XA CN113478024B (zh) 2021-06-30 2021-06-30 一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113478024A true CN113478024A (zh) 2021-10-08
CN113478024B CN113478024B (zh) 2022-04-12

Family

ID=77936970

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110734306.XA Active CN113478024B (zh) 2021-06-30 2021-06-30 一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113478024B (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023087172A1 (zh) * 2021-11-17 2023-05-25 大连理工大学 一种齿轮螺旋线样板的纯滚动测量方法与装置

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101391324A (zh) * 2008-10-30 2009-03-25 吉林大学 球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法与机床
CN101804547A (zh) * 2010-04-15 2010-08-18 南通振华重型装备制造有限公司 端环齿齿条的加工方法
US20100221080A1 (en) * 2009-02-09 2010-09-02 Deckel Maho Pfronten Gmbh Device for generation machining a workpiece clamped in a machine tool and a method for manufacturing a workpiece having a gearing
US20130280990A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-24 Liebherr-Verzahntechnik Gmbh Method and apparatus for hard finishing modified gears
CN105397199A (zh) * 2015-12-16 2016-03-16 重庆光大机械厂有限公司 一种齿轮生产加工的系统
CN108856908A (zh) * 2018-07-06 2018-11-23 哈尔滨工业大学（威海） 空间变厚齿轮副的滚齿机加工方法及装置

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101391324A (zh) * 2008-10-30 2009-03-25 吉林大学 球面渐开线齿形阿基米德螺线齿锥齿轮切齿法与机床
US20100221080A1 (en) * 2009-02-09 2010-09-02 Deckel Maho Pfronten Gmbh Device for generation machining a workpiece clamped in a machine tool and a method for manufacturing a workpiece having a gearing
CN101804547A (zh) * 2010-04-15 2010-08-18 南通振华重型装备制造有限公司 端环齿齿条的加工方法
US20130280990A1 (en) * 2012-04-17 2013-10-24 Liebherr-Verzahntechnik Gmbh Method and apparatus for hard finishing modified gears
CN105397199A (zh) * 2015-12-16 2016-03-16 重庆光大机械厂有限公司 一种齿轮生产加工的系统
CN108856908A (zh) * 2018-07-06 2018-11-23 哈尔滨工业大学（威海） 空间变厚齿轮副的滚齿机加工方法及装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2023087172A1 (zh) * 2021-11-17 2023-05-25 大连理工大学 一种齿轮螺旋线样板的纯滚动测量方法与装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN113478024B (zh) 2022-04-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN105716554B (zh) 一种用于直齿标准齿轮螺旋线测量的高精度定位装置
CN113478024B (zh) 一种高精度渐开线纯滚动展成装置、装配及应用
CN113305733B (zh) 一种等公法线齿轮螺旋线样板的纯滚动展成研磨加工装置
Lee et al. Spindle error motion measurement of a large precision roll lathe
CN112621608B (zh) 用于轴类零件加工和检测的高精度可调定位装置及方法
CN113899328B (zh) 一种连轴装配式大齿轮渐开线样板
CN113478026B (zh) 一种用于高精度渐开线纯滚动展成装置的线轮驱动机构
CN108907901B (zh) 一种曲柄轴偏心圆的精密磨削方法及专用偏心工装夹具
CN111521087A (zh) 具有两种基圆参数的1级精度齿轮渐开线样板
CN111521086B (zh) 具有三种基圆参数的齿轮渐开线样板
CN208075716U (zh) 一种成套等截面薄壁轴承外圈跳动测量装置
CN203141229U (zh) 一种基于v型块法的大型轴类零件圆柱度测量装置
CN113500255B (zh) 基于摩擦驱动的大展长齿轮渐开线样板纯滚动展成装置
WO2023272539A1 (zh) 基于摩擦驱动的大展长齿轮渐开线样板纯滚动展成装置
CN108709673B (zh) 珩削力测试装置及测试方法
CN114700805A (zh) 一种基于接触式测头的测头球头与刀柄同轴度调心装置
CN113478025B (zh) 用于渐开线纯滚动展成装置的自由轮驱动机构
US20230358522A1 (en) A large gear involute artifact assembled with mandrel
CN114714241B (zh) 一种高精度齿轮渐开线样板微进刀纯滚动研磨装置及其使用方法
CN113977009B (zh) 一种等公法线齿轮渐开线样板的精密抛光装置
CN114770058B (zh) 一种大齿轮组件高精度锥面的立式加工工装及加工方法
CN103121190B (zh) 一种应用于双轴研抛机的夹持工具
CN108562485B (zh) 一种可精准调控柔轮径向变形量的疲劳磨损测试夹具及测试方法
CN114111547B (zh) 一种齿轮螺旋线样板的纯滚动测量方法与装置
US20230358524A1 (en) A pure-rolling generating measurement method and device for gear helix artifact

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant