CN113953603B - 变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，包括呈锥形的左砂轮盘、右砂轮盘以及砂轮盘倾角调节组件，左砂轮盘和右砂轮盘的大径端同轴且轴向相对设置，所述砂轮盘倾角调节组件连接于左砂轮盘和右砂轮盘上用于调节两个砂轮盘的轴线夹角。本发明中的可对砂轮机构整体倾斜角度进行调节，并且可调节左砂轮盘和右砂轮盘的相对角度，两个砂轮盘之间的夹角可根据加工对象的参数要求进行主动无级调节，可用于各种倾角的变齿厚齿轮包络环面蜗杆磨削加工，而且可同时磨削两侧螺旋角不同的变齿厚齿轮包络环面蜗杆，实现对变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面的协同高精度磨齿加工。

Description

变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构

技术领域

本发明涉及蜗杆加工技术领域，特别涉及一种变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构。

背景技术

变齿厚齿轮包络环面蜗杆作为一种多齿线/点接触的传动机构，具有传动比大、传动平稳、噪声冲击小且侧隙可调等诸多优点；变齿厚齿轮包络环面蜗杆目前主要存在两种类型，分别是变齿厚平面齿轮包络环面蜗杆传动和变齿厚渐开面齿轮包络环面蜗杆传动，该传动机构被广泛应用到航空航天、战略装备、智能制造以及风电热能等国家新兴产业及战略部署领域，对精密重载驱动传动领域具有重要的研究意义和应用价值。

目前鉴于由变齿厚齿轮齿面(平面或渐开面)通过包络运动形成的环面蜗杆左右两侧的包络母面(即产形面——变齿厚齿轮的平面齿面或渐开面齿面)螺旋角不同，在对蜗杆齿两侧面进行精密磨削时，需要通过两次安装用于磨削加工的锥形砂轮盘(即准平面或准渐开面锥形砂轮盘，砂轮盘安装倾角等于齿轮齿面螺旋角)，分别实现环面蜗杆齿面两侧的磨削加工。两次安装磨削砂轮的过程不仅耗时耗力，而且多次拆装过程增大了砂轮的定位误差，从而降低了蜗杆两侧齿面的相对位置精度。为此，亟需提出并设计一种可同时磨削两侧螺旋角不同的双面非对称锥形砂轮机构，实现对变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面的协同高精度磨齿加工。

发明内容

有鉴于此，本发明提供一种变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，可同时磨削两侧螺旋角不同的双面非对称锥形砂轮机构，实现对变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面的协同高精度磨齿加工。

本发明的变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，包括呈锥形的左砂轮盘、右砂轮盘以及砂轮盘倾角调节组件，初始状态时，所述左砂轮盘和右砂轮盘的大径端同轴且轴向相对设置，所述砂轮盘倾角调节组件连接于左砂轮盘和右砂轮盘上用于调节两个砂轮盘的轴线夹角。

进一步，还包括机架，所述左砂轮盘和右砂轮盘以其自身轴线为转轴转动配合安装于机架上，所述左砂轮盘和右砂轮盘还以竖向摆动的方式安装于机架上，摆动轴线为水平线且垂直于其自身轴线，所述砂轮盘倾角调节组件安装于机架上并可驱动左砂轮盘和/或右砂轮盘摆动进而调节两个砂轮盘的轴线夹角。

进一步，所述砂轮盘倾角调节组件包括滑动座、左调节推块、右调节推块、左调节连杆、右调节连杆以及竖向驱动件，所述左砂轮盘转动配合安装于左调节推块上，所述右砂轮盘转动配合安装于右调节推块上，所述左调节连杆连接于滑动座与左调节推块之间，所述右调节连杆连接于滑动座与右调节推块之间，所述竖向驱动件安装于机架上并可驱动滑动座竖向滑动，同时通过相应的调节连杆和调节推块驱动砂轮盘以摆动轴线为中心摆动。

进一步，所述左砂轮盘和右砂轮盘之间通过万向节传动配合。

进一步，还包括动力组件，所述动力组件包括转动驱动件，所述转动驱动件用于驱动左砂轮盘或右砂轮盘转动。

进一步，还包括左传动半轴和右传动半轴，所述左传动半轴转动配合安装于左调节推块上，所述右传动半轴转动配合安装于右调节推块上，所述左传动半轴和右传动半轴以其自身轴线为转轴转动配合安装于机架上，所述左传动半轴和右传动半轴还以竖向摆动的方式安装于机架上，摆动轴线为水平线且垂直于其自身轴线。

进一步，所述左砂轮盘包括固定于左传动半轴上的盘状左安装底盘以及可拆卸连接于左安装底盘上的左砂轮环，所述右砂轮盘包括固定于右传动半轴上的盘状右安装底盘以及可拆卸连接于右安装底盘上的右砂轮环。

进一步，所述左砂轮盘和右砂轮盘内侧为内锥形面，所述左砂轮盘和右砂轮盘之间形成用于安装万向节的安装空间。

进一步，所述机架上具有用于安装滑动座的安装座，所述滑动座上连接有至少一根导向柱，所述导向柱与安装座竖向滑动配合，所述导向柱上端连接有用于防止导向柱与安装座分离的挡块，所述导向柱下端与滑动座连接。

进一步，所述左调节连杆上端与滑动座以及左调节连杆下端与左调节推块转动配合，所述右调节连杆上端与滑动座以及右调节连杆下端与右调节推块转动配合。

本发明的有益效果：

本发明中的可对砂轮机构整体倾斜角度进行调节，并且可调节左砂轮盘和右砂轮盘的相对角度，两个砂轮盘之间的夹角可根据加工对象的参数要求进行主动无级调节，可用于各种倾角的变齿厚齿轮包络环面蜗杆磨削加工，而且可同时磨削两侧螺旋角不同的变齿厚齿轮包络环面蜗杆，实现对变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面的协同高精度磨齿加工。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。

图1为本发明结构示意图；

图2为本发明内部结构示意图；

图3为图1的正视结构示意图；

图4为图1的俯视结构示意图；

图5为图1的局部结构示意图；

图6为砂轮盘角度调节示意图；

图7为砂轮盘磨削结构示意图；

具体实施方式

如图所示：本实施例的变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，包括呈锥形的左砂轮盘1、右砂轮盘2以及砂轮盘倾角调节组件，初始状态时，所述左砂轮盘1和右砂轮盘2的大径端同轴且轴向相对设置，所述砂轮盘倾角调节组件连接于左砂轮盘1和右砂轮盘2上用于调节两个砂轮盘的轴线夹角。

左砂轮盘1和右砂轮盘2的外侧面为锥面，该锥面如图6对应的投影轮廓形状包括但不仅包括直线、渐开线等；两个砂轮盘的锥形面与蜗杆齿形轮廓适应，用于磨削加工蜗杆齿形轮廓，两个砂轮盘大径段的外圆面用于磨削蜗杆相邻齿形之间的吃根圆弧位置；

左砂轮盘1和右砂轮盘2可分别转动配合安装于两个基座上，此时倾角调节组件可以为两个电机，两个电机可分别驱动两个基座摆动，进而调节两个砂轮盘的轴线夹角；结合图6所示，图6中状态a为左砂轮盘1和右砂轮盘2的初始状态，此时左砂轮盘1和右砂轮盘2同轴设置，而且二者为左右对称结构以及以自身轴向为中心的中心对称结构，左砂轮盘1大径段端面和右砂轮盘2大径端的端面平行，图6中状态b为调节后的状态，此时左砂轮盘1和右砂轮盘2均同步向下摆动，使得左砂轮盘1大径段端面和右砂轮盘2大径端的端面形成夹角β’，夹角β’可通过调节两个砂轮的轴线夹角主动无级自适应调节，即两个砂轮盘之间的夹角可根据加工对象的参数要求进行主动无级调节，以便用于各种倾角的变齿厚齿轮包络环面蜗杆磨削加工；

上述机构整机安装在现有环面蜗杆磨齿机床上，砂轮盘被驱动绕自身轴线转动，形成磨削的主运动；被加工件环面蜗杆由机床三爪卡盘或顶针固定，绕蜗杆自身轴线做回转运动，辅助形成磨削运动；

该结构的砂轮机构可自适应的调节左砂轮盘1和右砂轮盘2的角度，两个砂轮盘之间的夹角可根据加工对象的参数要求进行主动无级调节，可用于各种倾角的变齿厚齿轮包络环面蜗杆磨削加工，而且可同时磨削两侧螺旋角不同的变齿厚齿轮包络环面蜗杆，实现对变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面的协同高精度磨齿加工。

本实施例中，还包括机架3，所述左砂轮盘1和右砂轮盘2以其自身轴线为转轴转动配合安装于机架上，所述左砂轮盘1和右砂轮盘2还以竖向摆动的方式安装于机架上，摆动轴线为水平线且垂直于其自身轴线，所述砂轮盘倾角调节组件安装于机架上并可驱动左砂轮盘1和/或右砂轮盘2摆动进而调节两个砂轮盘的轴线夹角。驱动左砂轮盘1和/或右砂轮盘2摆动是指可单独驱动其中一个砂轮盘摆动或者可同时驱动两个砂轮盘摆动；砂轮盘倾角调节组件可以为直线驱动结构，此时砂轮盘倾角调节组件具有竖直驱动端，用于下压相应砂轮盘的某一侧，使得砂轮盘竖向摆动；当然砂轮盘倾角调节组件可以为转动驱动件，直接驱动砂轮盘以其摆动轴线为中心转动，通过转动角度的控制进而调节相应的摆动角度；

本实施例中，所述砂轮盘倾角调节组件包括滑动座4、左调节推块5、右调节推块6、左调节连杆7、右调节连杆8以及竖向驱动件9，所述左砂轮盘1转动配合安装于左调节推块5上，所述右砂轮盘2转动配合安装于右调节推块6上，所述左调节连杆连接于滑动座与左调节推块之间，所述右调节连杆连接于滑动座与右调节推块之间，所述竖向驱动件安装于机架上并可驱动滑动座竖向滑动，同时通过相应的调节连杆和调节推块驱动砂轮盘以摆动轴线为中心摆动。左砂轮盘 1可直接安装于左调节推块5上形成转动配合，或者左调节推块5可安装于转轴上，相应的左砂轮盘1转轴上，此时左砂轮盘1间接的转动配合安装于左调节推块5上，本实施例中左砂轮盘1间接的转动配合安装于左调节推块5上，右砂轮盘2同理；左砂轮盘1和右砂轮盘2以其自身轴线为转轴转动配合安装于相应的调节推块上；由各调节推块、各调节连杆和各砂轮盘构成的整体机构呈左右对称式分布，故滑动座4通过左调节连杆7和右调节连杆8驱动时，对左砂轮盘1和右砂轮盘2的倾角同步对称调节，竖向驱动件9可以为液压缸或者直线电机等直线驱动件，本实施例中，竖向驱动件采用丝杠螺母配合电机驱动的结构，其中电机驱动丝杆转动，螺母固定连接于滑动座上，电机驱动丝杆转动并通过螺母将旋转运动转化为滑动座的竖向直线运动；

本实施例中，所述左砂轮盘1和右砂轮盘2之间通过万向节10传动配合。万向节可采用球笼式万向节、十字万向节或者其他已知的万向节结构，虎克铰也属于此处的万向节范畴，本实施例中左砂轮盘1和右砂轮盘2之间通过虎克铰形成万向连接，万向节用于实现变角度动力传递的机件，用于需要改变传动轴线方向的位置；本实施例中，万向节10具有使两个砂轮盘变角度传动配合的作用，同时也具有使两个砂轮盘连接为一体相互支撑的作用，如图6所示，在初始状态时，砂轮盘倾角调节组件没有产生任何运动作用，左砂轮盘和右砂轮盘处于相对平行的状态，此时相当于不变齿厚的齿轮轮齿，此时的万向节处于直线状态；当砂轮盘倾角调节组件发生作用时，实现两片砂轮盘倾角的同步调节，两片砂轮盘之间的夹角为β’，此时的万向节处于非直线状态；

如图7所示，本发明中的砂轮机构包络磨削环面蜗杆时，蜗杆的齿形为螺旋形齿(图中未示出，以光面替代)，蜗杆中心线处于水平位置，砂轮机构中心线(未调节时的初始状态中心线)相对蜗杆中心线的夹角为β，夹角β也为两侧齿面螺旋角的平均值，最终包络磨削的砂轮盘倾角为β±β’/2；砂轮磨削变齿厚齿轮包络环面蜗杆时，先用一正常状态下(如图6中状态a)的不变齿厚的砂轮盘对蜗杆进行粗磨削加工包络运动，然后利用变齿厚的砂轮盘(如图6中状态b)对环面蜗杆进行精磨包络运动，最终生成变齿厚包络环面蜗杆；根据齿的齿廓形状不同，对初步粗加工砂轮盘和形成变齿厚包络的精加工砂轮盘的截面进行修整。

本实施例中，还包括动力组件，所述动力组件包括转动驱动件，所述转动驱动件用于驱动左砂轮盘或右砂轮盘转动。由于左砂轮盘1和右砂轮盘2传动配合，实际转动驱动件用于驱动了两个砂轮盘转动，结合图1所示，机架上安装有从动带轮11，另外还安装有主动带轮，主动带轮通过转动驱动件驱动转动，转动驱动件为电机，从动带轮11与主动带轮通过皮带传动配合，从动带轮与左砂轮盘传动配合，通过转动驱动件驱动两个砂轮盘同步转动；当然转动驱动件也可以与左砂轮盘直接传动配合，具体不在赘述；

本实施例中，还包括左传动半轴12和右传动半轴13，所述左传动半轴转动配合安装于左调节推块5上，所述右传动半轴转动配合安装于右调节推块6上，所述左传动半轴和右传动半轴以其自身轴线为转轴转动配合安装于机架上，所述左传动半轴和右传动半轴还以竖向摆动的方式安装于机架上，摆动轴线为水平线且垂直于其自身轴线。结合图1所示，左调节推块5安装于左传动半轴12靠近右端的位置处，左调节推块5的左端通过虎克铰与从动带轮11传动配合，该虎克铰的水平转轴与机架3转动配合，以使得左传动半轴的左端可以该虎克铰的水平转轴为中心线摆动，进而使得整个传动半轴以左端为中心摆动；右调节推块6 安装于右传动半轴13靠近左端的位置处，右传动半轴13的右端转动配合安装于轴承座17上，结合图4所示，轴承座17又转动配合安装于机架3上，且旋转轴线为水平轴线并垂直于右传动半轴轴线，以使得右传动半轴可以右端处为中心摆动；当滑动座4向下滑动时，通过左调节连杆7推动左调节推块5下行，进而推动左传动半轴12向下摆动，同时通过右调节连杆8推动右调节推块6下行，进而推动右传动半轴13向下摆动；

另外，在轴承座17上还安装有角度传感器，角度传感器用于检测两个砂轮盘的倾角，进而实现对砂轮机构角度的精确的控制，机架背后预留法兰接口或其它形式的接口，以便与现有的环面蜗杆磨削机床连接。

本实施例中，所述左砂轮盘包括固定于左传动半轴上的盘状左安装底盘1a 以及可拆卸连接于左安装底盘上的左砂轮环1b，所述右砂轮盘包括固定于右传动半轴上的盘状右安装底盘2a以及可拆卸连接于右安装底盘上的右砂轮环2b。左安装底盘和右安装底盘均为锥形盘结构，左安装底盘和右安装底盘的大圆端预留有法兰结构，左砂轮环1b和右砂轮环2b为环形锥形结构，相应的，左砂轮环1b和右砂轮环2b的小圆端预留有类似法兰结构，左砂轮环1b的小圆端通过螺栓连接于左安装底盘大圆端，右砂轮环2b的小圆端通过螺栓连接于右安装底盘大圆端，实现了左砂轮环1b和右砂轮环2b的拆卸连接。

本实施例中，所述左砂轮盘1和右砂轮盘2内侧为内锥形面，所述左砂轮盘 1和右砂轮盘2之间形成用于安装万向节的安装空间。结合图2和图5所示，左砂轮盘1和右砂轮盘2相对内侧合围成安装空间，使得万向节位于该安装空间内，提高砂轮机构的结构紧凑性。

本实施例中，所述机架上具有用于安装滑动座的安装座14，所述滑动座4 上连接有至少一根导向柱15，所述导向柱与安装座竖向滑动配合，所述导向柱上端连接有用于防止导向柱与安装座分离的挡块16，所述导向柱下端与滑动座连接。结合图1所示，安装座上设置有两根导向柱，两个导向柱左右对称布置，通过导向柱的设置提高滑动座的滑动稳定性和滑动精度。

本实施例中，所述左调节连杆7上端与滑动座4以及左调节连杆7下端与左调节推块5转动配合，所述右调节连杆8上端与滑动座4以及右调节连杆8下端与右调节推块6转动配合。其中左调节连杆上下端的转动轴线均为水平向，且垂直于左半轴的轴线，右调节连杆上下端的转动轴线均为水平向，且垂直于右半轴的轴线，通过该结构利于各调节连杆的自适应位置调节。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，其特征在于：包括呈锥形的左砂轮盘和右砂轮盘以及砂轮盘倾角调节组件，初始状态时所述左砂轮盘和右砂轮盘的大径端同轴且轴向相对设置，所述砂轮盘倾角调节组件连接于左砂轮盘和右砂轮盘上用于调节两个砂轮盘的轴线夹角；

还包括机架，所述左砂轮盘和右砂轮盘以其自身轴线为转轴转动配合安装于机架上，所述左砂轮盘和右砂轮盘还以竖向摆动的方式安装于机架上，摆动轴线为水平线且垂直于其自身轴线，所述砂轮盘倾角调节组件安装于机架上并可驱动左砂轮盘和/或右砂轮盘摆动进而调节两个砂轮盘的轴线夹角；

所述砂轮盘倾角调节组件包括滑动座、左调节推块、右调节推块、左调节连杆、右调节连杆以及竖向驱动件，所述左砂轮盘转动配合安装于左调节推块上，所述右砂轮盘转动配合安装于右调节推块上，所述左调节连杆连接于滑动座与左调节推块之间，所述右调节连杆连接于滑动座与右调节推块之间，所述竖向驱动件安装于机架上并可驱动滑动座竖向滑动，同时通过相应的调节连杆和调节推块驱动砂轮盘以摆动轴线为中心摆动。

2.根据权利要求1所述的变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，其特征在于：所述左砂轮盘和右砂轮盘之间通过万向节传动配合。

3.根据权利要求2所述的变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，其特征在于：还包括动力组件，所述动力组件包括转动驱动件，所述转动驱动件用于驱动左砂轮盘或右砂轮盘转动。

4.根据权利要求1述的变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，其特征在于：还包括左传动半轴和右传动半轴，所述左传动半轴转动配合安装于左调节推块上，所述右传动半轴转动配合安装于右调节推块上，所述左传动半轴和右传动半轴以其自身轴线为转轴转动配合安装于机架上，所述左传动半轴和右传动半轴还以竖向摆动的方式安装于机架上，摆动轴线为水平线且垂直于其自身轴线。

5.根据权利要求4所述的变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，其特征在于：所述左砂轮盘包括固定于左传动半轴上的盘状左安装底盘以及可拆卸连接于左安装底盘上的左砂轮环，所述右砂轮盘包括固定于右传动半轴上的盘状右安装底盘以及可拆卸连接于右安装底盘上的右砂轮环。

6.根据权利要求2所述的变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，其特征在于：所述左砂轮盘和右砂轮盘内侧为内锥形面，所述左砂轮盘和右砂轮盘之间形成用于安装万向节的安装空间。

7.根据权利要求1所述的变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，其特征在于：所述机架上具有用于安装滑动座的安装座，所述滑动座上连接有至少一根导向柱，所述导向柱与安装座竖向滑动配合，所述导向柱上端连接有用于防止导向柱与安装座分离的挡块，所述导向柱下端与滑动座连接。

8.根据权利要求7所述的变齿厚齿轮包络环面蜗杆双面协同磨齿砂轮机构，其特征在于：所述左调节连杆上端与滑动座以及左调节连杆下端与左调节推块转动配合，所述右调节连杆上端与滑动座以及右调节连杆下端与右调节推块转动配合。

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