CN113909583A - 一种齿轮加工机床断续切削加载装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮加工机床断续切削加载装置及方法，它包括偏心齿轮轴，所述偏心齿轮轴上的齿轮与其上方安装在装刀杆上的驱动齿轮啮合，所述偏心齿轮轴的中部通过调心滚子轴承连接有球头摆杆，所述球头摆杆的下方连接有球碗，球碗下方和右固定机架的内孔中放置有碟型弹簧，所述碟型弹簧下方连接有固定在螺纹导套上的测力装置，所述螺纹导套内部有通过螺纹连接的调节螺杆。用于模拟机床断续性切削的受力过程，验证机床的刚性等，且能有效节约成本，绿色环保。

Description

一种齿轮加工机床断续切削加载装置及方法

技术领域

本发明齿轮加工机床设备领域，尤其涉及一种齿轮加工机床断续切削加载装置及方法。

背景技术

现有的大型齿轮加工机床在联机完成后，都要通过重切工件检查机床关键零部件的间隙配合状态，及验证机床的动态切削刚性等性能。其缺点是：重切过程的刀具耗损非常快，需消耗大量的刀片，重切所需的试件毛坯成本较高，且难于再利用；另一方面切削用油易产生烟雾和渗漏飞溅，污染环境。

目前，虽然有一些机床的模拟切削加载装置，但大部分装置的加载过程为连续性加载，不能反映出因断续切削产生的冲击、振动等过程，不适用于滚齿、铣齿机床的断续切削状态。

发明内容

为了克服现有技术中的不足，本发明目的是提供一种齿轮加工机床断续切削加载装置及方法，用于模拟机床断续性切削的受力过程，验证机床的刚性等，且能有效节约成本，绿色环保。

为了解决上述技术问题，本发明提出以下技术方案：一种齿轮加工机床断续切削加载装置，它包括偏心齿轮轴，所述偏心齿轮轴上的齿轮与其上方安装在装刀杆上的驱动齿轮啮合，所述偏心齿轮轴的中部通过调心滚子轴承连接有球头摆杆，所述球头摆杆的下方连接有球碗，球碗下方和右固定机架的内孔中放置有碟型弹簧，所述碟型弹簧下方连接有固定在螺纹导套上的测力装置，所述螺纹导套内部有通过螺纹连接的调节螺杆。

所述偏心齿轮轴的中部与两端支撑轴颈不同心，有偏心量E。

所述球头摆杆与球碗之间配合形成球铰运动副，所述球碗的外圆与右固定机架的内孔配合形成滑动副。

所述偏心齿轮轴两端通过左端圆柱滚子轴承和右端圆柱滚子轴承分别安装在左固定机架和右固定机架上，左固定机架和右固定机架通过螺钉紧固在一起。

所述调节螺杆通过推力滚子轴承安装在右固定机架下部的内孔中，调节螺杆上端有外螺纹，下端有外六方头。

所述螺纹导套外圆设计有键槽，键槽内部安装有导向销，所述导向销另一端安装在右固定机架上。

采用所述齿轮加工机床断续切削加载装置的加载方法，包括以下步骤：

步骤一：将驱动齿轮安装在机床的装刀杆上，并将装刀杆安装在被加载的机床上；

步骤二：将整个加载装置放置在机床工作台上，启动机床，手动移动机床的坐标轴，并找正所述加载装置的位置，使得偏心齿轮轴上的齿部与装刀杆上的驱动齿轮正确啮合，再通过螺钉将加载装置紧固在机床工作台上；

步骤三：手动点动控制机床装刀杆旋转，通过偏心齿轮轴和球头摆杆带动球碗向上运动到极限位置时停止；然后采用扳手转动调节螺杆下端的六方头，使得螺纹导套向上移动，直到碟型弹簧向上移动与球碗的下端面接触时，再反向转动调节螺杆角度φ，使得碟型弹簧的位置下降，保证其与球碗脱离接触，两者之间产生间隙量为L，并满足下式要求：

L=φ×P/(2×π)；且L＜E/2；

式中：P为调节螺杆的螺距；

步骤四：启动机床循环加工程序，装刀杆连续旋转，驱动所述加载装置对机床进行断续加载。

加载过程中，通过旋转调节螺杆7，使得螺纹导套6及连接在其上方的测力装置5和碟形弹簧4上下移动，特别在于当球碗3在往复运动的上极限位置时，使得碟形弹簧4的上端面与球碗3的下端面有距离为L间隙；这样当球碗3从上极限位置运动到下极限位置的过程中，其与碟形弹簧4的关系过程如下：间隙→接触→压缩碟簧，反映在机构受力上的过程为：空载→预载→加载；同理，球碗3回程运动过程中，碟形弹簧4的状态与前述过程依次相反，则所述加载装置在一个循环过程中力的传递过程为：空载→预载→加载→卸载→空载，即实现了断续加载的过程。

本发明有如下有益效果：

1、通过采用本发明的断续加载装置，能够有效验证机床整机和各部件的刚性等，大大节约制造成本。

2、通过采用本发明的断续加载装置，其适用范围广，不仅能够对铣齿机床进行加载试验，也可用于滚齿、插齿及其他行业的断续切削类机床。

3、所述的碟型弹簧是可更换的，能够根据不同大小的切削力进行更换，以满足多样化的加载需求。

4、所述的测力装置能够时时检测出力的大小及变化过程，对切削过程中的受力情况进行精确量化，为机床的设计提供可靠的基础数据。

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是本发明的主传动结构剖视图。

图2是本发明的三维图。

图中：偏心齿轮轴1、球头摆杆2、球碗3、碟形弹簧4、测力装置5、螺纹导套6、调节螺杆7、推力滚子轴承8、导向销9、右固定机架10、左固定机架11、左端圆柱滚子轴承12、装刀杆13、驱动齿轮14、调心滚子轴承15、右端圆柱滚子轴承16。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的实施方式做进一步的说明。

实施例1：

参见图1-2，一种齿轮加工机床断续切削加载装置，它包括偏心齿轮轴1，所述偏心齿轮轴1上的齿轮与其上方安装在装刀杆13上的驱动齿轮14啮合，形成齿轮传动副，所述偏心齿轮轴1的中部通过调心滚子轴承15连接有球头摆杆2，所述球头摆杆2的下方连接有球碗3，球头摆杆2与球碗3之间配合形成球铰运动副，球碗3的外圆与右固定机架10的内孔配合形成滑动移动副。通过采用上述结构的加载装置，能够对机床进行断续加载，通过装刀杆13的回转运动驱动齿轮副转动，从而带动偏心齿轮轴1旋转，特别在于所述偏心齿轮轴1上两端的轴承支撑位、齿轮位置与其中部的球头摆杆2的安装位置存在有偏心量为E的偏心，并通过球头摆杆2与球碗3形成的球铰副，将偏心齿轮轴1的旋转运动转换为球碗3的上下往复冲程运动。

进一步的，所述偏心齿轮轴1两端通过左端圆柱滚子轴承12及右端圆柱滚子轴承16分别安装在左固定机架11和右固定机架10上。进而保证了偏心齿轮轴1稳定的转动。

进一步的，所述球碗3下方放置有碟形弹簧4，两者无直接连接。

进一步的，所述碟形弹簧4的下端连接有在固定在螺纹导套6上的测力装置5，所述螺纹导套6内部有通过螺纹连接的调节螺杆7。

进一步的，前述本发明装置的所产生反作用力，向上传递加载于机床的装刀杆13上，即对机床进行了断续加载。

进一步的，所述导向销9与螺纹导套6外圆上的键槽相配合，以保证转动调节螺杆7时，螺纹导套6只上下移动而不发生转动。

进一步的，所述测力装置5可以准确测量出断续加载装置所施加的实际力的大小，以及力的变化过程，以更精确的模拟断续切削中力的实际过程。

进一步的，根据所述测力装置5得出的数值，通过调节螺杆7改变间隙量L的大小，或者更换不同承载规格的碟形弹簧4，实现对不同大小力的断续加载。

实施例2：

采用所述齿轮加工机床断续切削加载装置的加载方法，包括以下步骤：

步骤一：将驱动齿轮14安装在机床的装刀杆13上，并将装刀杆13安装在被加载的机床上；

步骤二：将整个加载装置放置在机床工作台上，启动机床，手动移动机床的坐标轴，并找正所述加载装置的位置，使得偏心齿轮轴1上的齿部与装刀杆13上的驱动齿轮14正确啮合，再通过螺钉将加载装置紧固在机床工作台上；

步骤三：手动点动控制机床装刀杆13旋转，通过偏心齿轮轴1和球头摆杆2带动球碗3向上运动到极限位置时停止；然后采用扳手转动调节螺杆7下端的六方头，使得螺纹导套6向上移动，直到碟型弹簧4向上移动与球碗3的下端面接触时，再反向转动调节螺杆7角度φ，使得碟型弹簧4的位置下降，保证其与球碗3脱离接触，两者之间产生间隙量为L，并满足下式要求：

L=φ×P/(2×π)；且L＜E/2；

式中：P为调节螺杆7的螺距；

步骤四：启动机床循环加工程序，装刀杆13连续旋转，驱动所述加载装置对机床进行断续加载。

实施例3：

在加载过程中，通过旋转调节螺杆7，可使得螺纹导套6及连接在其上方的测力装置5和碟形弹簧4上下移动，特别在于当球碗3在往复运动的上极限位置时，使得碟形弹簧4的上端面与球碗3的下端面有距离为L间隙。这样当球碗3从上极限位置运动到下极限位置的过程中，其与碟形弹簧4的关系过程如下：间隙→接触→压缩碟簧，反映在机构受力上的过程为：空载→预载→加载；同理，球碗3回程运动过程中，碟形弹簧4的状态与前述过程依次相反，则本发明的装置在一个循环过程中力的传递过程为：空载→预载→加载→卸载→空载，即实现了断续加载的过程。

Claims (8)

1.一种齿轮加工机床断续切削加载装置，其特征在于：它包括偏心齿轮轴（1），所述偏心齿轮轴（1）上的齿轮与其上方安装在装刀杆（13）上的驱动齿轮（14）啮合，所述偏心齿轮轴（1）的中部通过调心滚子轴承（15）连接有球头摆杆（2），所述球头摆杆（2）的下方连接有球碗（3），球碗（3）下方和右固定机架（10）的内孔中放置有碟型弹簧（4），所述碟型弹簧（4）下方连接有固定在螺纹导套（6）上的测力装置（5），所述螺纹导套（6）内部有通过螺纹连接的调节螺杆（7）。

2.根据权利要求1所述的齿轮加工机床断续切削加载装置，其特征在于：所述偏心齿轮轴（1）的中部与两端支撑轴颈不同心，有偏心量E。

3.根据权利要求1所述的齿轮加工机床断续切削加载装置，其特征在于：所述球头摆杆（2）与球碗（3）之间配合形成球铰运动副，所述球碗（3）的外圆与右固定机架（10）的内孔配合形成滑动副。

4.根据权利要求1所述的齿轮加工机床断续切削加载装置，其特征在于：所述偏心齿轮轴（1）两端通过左端圆柱滚子轴承（12）和右端圆柱滚子轴承（16）分别安装在左固定机架（11）和右固定机架（10）上，左固定机架（11）和右固定机架（10）通过螺钉紧固在一起。

5.根据权利要求1所述的齿轮加工机床断续切削加载装置，其特征在于：所述调节螺杆（7）通过推力滚子轴承（8）安装在右固定机架（10）下部的内孔中，调节螺杆（7）上端有外螺纹，下端有外六方头。

6.根据权利要求1所述的齿轮加工机床断续切削加载装置，其特征在于：所述螺纹导套（6）外圆设计有键槽，键槽内部安装有导向销（9），所述导向销（9）另一端安装在右固定机架（10）上。

7.采用权利要求1-6任意一项所述齿轮加工机床断续切削加载装置的加载方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：将驱动齿轮（14）安装在机床的装刀杆（13）上，并将装刀杆（13）安装在被加载的机床上；

步骤二：将整个加载装置放置在机床工作台上，启动机床，手动移动机床的坐标轴，并找正所述加载装置的位置，使得偏心齿轮轴（1）上的齿部与装刀杆（13）上的驱动齿轮（14）正确啮合，再通过螺钉将加载装置紧固在机床工作台上；

步骤三：手动点动控制机床装刀杆（13）旋转，通过偏心齿轮轴（1）和球头摆杆（2）带动球碗（3）向上运动到极限位置时停止；然后采用扳手转动调节螺杆（7）下端的六方头，使得螺纹导套（6）向上移动，直到碟型弹簧（4）向上移动与球碗（3）的下端面接触时，再反向转动调节螺杆（7）角度φ，使得碟型弹簧（4）的位置下降，保证其与球碗（3）脱离接触，两者之间产生间隙量为L，并满足下式要求：

L=φ×P/(2×π)；且L＜E/2；

式中：P为调节螺杆（7）的螺距；

步骤四：启动机床循环加工程序，装刀杆（13）连续旋转，驱动所述加载装置对机床进行断续加载。

8.根据权利要求7所述的齿轮加工机床断续切削加载装置的加载方法，其特征在于：加载过程中，通过旋转调节螺杆（7），使得螺纹导套（6）及连接在其上方的测力装置（5）和碟形弹簧（4）上下移动，特别在于当球碗（3）在往复运动的上极限位置时，使得碟形弹簧（4）的上端面与球碗（3）的下端面有距离为L间隙；这样当球碗（3）从上极限位置运动到下极限位置的过程中，其与碟形弹簧（4）的关系过程如下：间隙→接触→压缩碟簧，反映在机构受力上的过程为：空载→预载→加载；同理，球碗（3）回程运动过程中，碟形弹簧（4）的状态与前述过程依次相反，则所述加载装置在一个循环过程中力的传递过程为：空载→预载→加载→卸载→空载，即实现了断续加载的过程。

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