CN114871507A - 一种改进型齿圈加工装置及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及齿圈加工技术领域，特别涉及一种改进型齿圈加工装置及方法，包括底座、支架、固定单元、内齿切割单元和外齿切割单元；目前对双面齿圈加工时存在以下问题：对双面齿圈的内外齿进行加工时，需要分步对工件进行内齿和外齿的加工，这样使得加工步骤变的繁琐；对双面齿圈的外齿进行加工时，由于工件具有一定的厚度，因此在滚齿刀加工时，需要使滚齿刀上下移动才能将外齿加工完整，这样会使得加工的操作变复杂；本发明通过内齿切割单元和外齿切割单元可以同时对工件的内圈和外圈进行齿形的加工，提高了工件的加工的效率；本发明对工件的外齿进行加工时，能够在滚齿的同时自动进行上下移动，一次性将外齿加工完成，缩短了加工时间。

Description

一种改进型齿圈加工装置及方法
技术领域
本发明涉及齿圈加工技术领域，特别涉及一种改进型齿圈加工装置及方法。
背景技术
齿圈是机械中运用非常广泛的一类零件，常见的齿圈有内齿圈、外齿圈和双面齿圈。其中双面齿圈应用于多层行星齿轮机构中，用来转递动力。
不同的行星齿轮机构中所需要的双面齿圈的内齿和外齿的尺寸都不相同，因此需要通过加工来制造出符合安装尺寸的双面齿圈。齿圈在生产加工过程中，需要对工件进行滚齿或插齿处理，以此加工出满足机构内部安装要求尺寸的齿圈。
然而目前对双面齿圈加工时存在以下问题：1.对双面齿圈的内外齿进行加工时，需要分步对工件进行内齿和外齿的加工，这样使得加工步骤变的繁琐。
2.对双面齿圈的外齿进行加工时，由于工件具有一定的厚度，因此在滚齿刀加工时，需要调整滚齿刀使其上下移动才能将外齿加工完整，这样会使得加工的操作变复杂。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种改进型齿圈加工装置，包括底座、支架、固定单元、内齿切割单元和外齿切割单元，所述底座上端中部设置有固定单元，底座上端且位于固定单元左侧设置有支架，支架上设置有内齿切割单元，底座上端且位于固定单元右侧设置有外齿切割单元。
所述固定单元包括限位筒、转动盘、限位柱、旋转限位组件和间歇电机，其中：底座上端中部设置有限位筒，限位筒右侧贯穿开设有切割槽，底座上端且位于限位筒内设置有转动盘，转动盘与限位筒内侧壁转动配合，转动盘上端周向均匀设置有若干个限位柱，底座上端中部且位于转动盘下方开设有安装槽，安装槽内设置有间歇电机，间歇电机的输出轴与转动盘相连接，底座上端中部且位于限位筒外侧周向均匀设置有多个旋转限位组件；固定单元通过限位筒和旋转限位组件可以对工件进行限位并且使工件具有一定稳定性，从而保证工件加工时不会发生错位，在加工过程中，固定单元通过转动盘带动工件进行间歇性转动，以此配合内齿切割单元和外齿切割单元对工件进行加工。
所述内齿切割单元包括滑动轨道、承托板、电动推杆、插齿刀和第一螺纹杆，其中：支架右侧壁上部前后对称设置有两个滑动轨道，滑动轨道呈凸字型，承托板位于两个滑动轨道之间，且承托板与两个滑动轨道滑动配合，承托板下端设置有电动推杆，电动推杆伸缩端安装有可拆卸的插齿刀，承托板靠近支架的一侧转动设置有第一螺纹杆，第一螺纹杆通过螺纹配合的方式穿过支架的左侧壁后设置有摇柄；所述内齿切割单元通过承托板可以调整插齿刀的位置，通过电动推杆带动插齿刀上下往复运动可以对工件内圈进行插齿。
所述外齿切割单元包括滑动槽座、支撑壳、第二螺纹杆、滚齿刀、转轴、转动齿轮、拨动轴、拨动杆和限位盘，其中：底座上端且位于固定单元右侧设置有滑动槽，滑动槽内左右滑动设置有滑动槽座，滑动槽座内左右滑动设置有支撑壳，支撑壳远离底座中部的一侧转动设置有第二螺纹杆，第二螺纹杆通过螺纹配合的方式穿过滑动槽座侧壁，支撑壳的前后侧壁均贯穿开设有矩形槽，两个矩形槽内共同滑动设置有转轴，转轴外侧壁的中部安装有可拆卸的滚齿刀，转轴的两端均套设有限位盘，且两个限位盘分别和支撑壳前后侧壁的相背侧上下滑动配合，支撑壳下侧壁靠近其左边前后对称开设有两个方形槽，两个方形槽内均左右滑动设置有内圈齿块，转轴外侧壁前后均固定套设有与内圈齿块啮合转动的转动齿轮，两个内圈齿块的相对侧上下均设置有拨动轴，转轴的外侧壁上转动齿轮和滚齿刀之间均贯穿设置有拨动杆；外齿切割单元通过滚齿刀可以对工件的外圈进行滚齿。
作为本发明的一种优选技术方案，所述旋转限位组件包括液压缸、限位块和滚轮，其中：底座上端中部且位于限位筒外侧周向设置有多个液压缸，多个液压缸伸缩端均转动套设有限位块；旋转限位组件通过限位块可以对工件的上端进行限位，避免在加工过程中工件脱离限位筒。
作为本发明的一种优选技术方案，所述底座上端面且位于转动盘下方周向均匀开设有多个半球形槽，多个半球形槽内均安装有滚珠；通过滚珠可以使底座和转动盘之间的滑动配合变为滚珠和转动盘之间的滚动配合，可以减少转动盘转动时的摩擦力，提高转动效率，延长装置的使用寿命。
作为本发明的一种优选技术方案，所述限位块下端开设有半圆盘槽，半圆形槽内转动设置有滚轮；通过滚轮与工件上端面滚动配合，既可以对工件上端面进行限位，又不影响工件转动。
作为本发明的一种优选技术方案，所述限位筒内呈阶梯孔状。
作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑壳前后侧壁的相对侧且位于内圈齿块左右两侧均设置有磁条；通过磁条的磁力对内圈齿块侧壁进行吸附，可以使得内圈齿块与转动齿轮的啮合过程更加稳定。
作为本发明的一种优选技术方案，所述支撑壳上端设置有冷却管，冷却管靠近滚齿刀一端设置有喷头，冷却管远离滚齿刀的一端与外部的冷却液罐相连通，所述承托板贯穿设置有冷却管，冷却管靠近插齿刀的一端设置有喷头，冷却管远离插齿刀的一端与外部的冷却液罐相连通；通过喷头往加工处喷射冷却液，可以减少碎屑的飞溅，同时可以对加工的位置进行降温。
作为本发明的一种优选技术方案，所述底座上端且位于滑动槽座右侧通过电机座设置有正反转电机，正反转电机输出轴与第二螺纹杆连接。
此外，本发明提供了一种改进型齿圈加加工方法，其步骤如下：
第一步：将工件安装在固定单元对应的位置中，对工件进行限位。
第二步：同时调整内齿切割单元和外齿切割单元到工件相应的加工位置处并对工件进行加工。
第三步：加工结束后，打开固定单元，然后将工件取出。
本发明的有益效果在于：1.本发明通过内齿切割单元和外齿切割单元可以同时对工件的内圈和外圈进行齿形的加工，提高了工件的加工的效率。
2.本发明的外齿切割单元在对工件的外齿进行加工时，能够在对工件进行滚齿的同时自动上下移动，一次性将外齿加工完成，缩短了加工时间，且便于操作。
3.本发明通过固定单元能够对不同厚度的工件进行限位，并且使工件具有一定稳定性，同时可以保证工件加工过程可以间歇进行转动。
4.本发明通过喷头往加工处喷射冷却液对工件加工的位置进行降温，同时可以减少碎屑的飞溅，延长了装置零部件的使用寿命。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是本发明的立体结构示意图。
图2是本发明的图1的A处局部放大图。
图3是本发明的图1的C处局部放大图。
图4是本发明的限位筒、转动盘、限位柱和旋转限位组件的结构示意图。
图5是本发明的固定单元局部剖视图(从前向后看)。
图6是本发明的内齿切割单元结构示意图。
图7是本发明的外齿切割单元局部剖视图(从前向后看)。
图8是本发明的图7的B处局部放大图。
图9是本发明的滚齿刀、转轴、转动齿轮和拨动杆的结构示意图。
图10是本发明的转轴、转动齿轮、拨动轴、内圈齿块、磁条的结构示意图；
图中：1、底座；2、支架；3、固定单元；31、限位筒；32、转动盘；33、限位柱；34、旋转限位组件；341、液压缸；342、限位块；343、滚轮；35、间歇电机；36、滚珠；4、内齿切割单元；41、滑动轨道；42、承托板；43、电动推杆；44、插齿刀；45、第一螺纹杆；46、摇柄；5、外齿切割单元；51、滑动槽座；52、支撑壳；53、第二螺纹杆；54、滚齿刀；55、转轴；56、转动齿轮；57、拨动轴；58、拨动杆；59、限位盘；60、正反转电机；61、转动电机；62、内圈齿块；63、磁条；64、冷却管；65、喷头。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互结合。
参阅图1，一种改进型齿圈加工装置，包括底座1、支架2、固定单元3、内齿切割单元4和外齿切割单元5，所述底座1上端中部设置有固定单元3，底座1上端且位于固定单元3左侧设置有支架2，支架2上设置有内齿切割单元4，底座1上端且位于固定单元3右侧设置有外齿切割单元5。
参阅图1、图4和图5，所述固定单元3包括限位筒31、转动盘32、限位柱33、旋转限位组件34和间歇电机35，其中：底座1上端中部设置有限位筒31，限位筒31内呈阶梯孔状，限位筒31右侧贯穿开设有切割槽，底座1上端且位于限位筒31内设置有转动盘32，转动盘32与限位筒31内侧壁转动配合，所述底座1上端面且位于转动盘32下方周向均匀开设有半球形槽，多个半球形槽内均安装有滚珠36；通过滚珠36可以使底座1和转动盘32之间的滑动配合变为滚珠36和转动盘32之间的滚动配合，可以减少转动盘32转动时的摩擦力，提高转动效率，延长装置的使用寿命；转动盘32上端周向均匀设置有若干个限位柱33，底座1上端中部且位于转动盘32下方开设有安装槽，安装槽内设置有间歇电机35，间歇电机35的输出轴与转动盘32相连接，底座1上端中部且位于限位筒31外侧周向均匀设置有多个旋转限位组件34，所述旋转限位组件34包括液压缸341、限位块342和滚轮343，其中：底座1上端中部且位于限位筒31外侧周向设置有多个液压缸341，多个液压缸341伸缩端均转动套设有限位块342，所述限位块342下端开设有半圆盘槽，半圆形槽内转动设置有滚轮343；通过滚轮343与工件上端面滚动配合，既可以对工件上端面进行限位，又不影响工件转动，旋转限位组件34通过限位块342可以对工件的上端进行限位，避免加工过程工件脱离限位筒31，固定单元3通过限位筒31和旋转限位组件34可以对工件进行限位并且使工件具有一定稳定性，从而保证工件加工时不会发生错位，在加工过程中，固定单元3通过转动盘32带动工件进行间歇性转动，以此配合内齿切割单元4和外齿切割单元5对工件进行加工。
具体工作时，首先将工件放置在限位筒31内，并且使得多个限位柱33插在工件上对应位置的定位孔内，随后启动液压缸341，使液压缸341伸缩端延伸，直到限位块342上的滚轮343高度高于工件上端，再旋转限位块342，使滚轮343位于工件上方，然后使液压缸341伸缩端收缩，直到滚轮343压紧工件上端，当进行加工时，通过打开间歇电机35，间歇电机35的输出轴带动转动盘32进行旋转，转动盘32通过多个限位柱33可以带动工件进行转动。
参阅图1、图3和图6，所述内齿切割单元4包括滑动轨道41、承托板42、电动推杆43、插齿刀44和第一螺纹杆45，其中：所述支架2右侧壁上部前后对称设置有两个滑动轨道41，滑动轨道41呈凸字型，承托板42位于两个滑动轨道41之间，且承托板42与两个滑动轨道41滑动配合，承托板42下端设置有电动推杆43，电动推杆43伸缩端安装有可拆卸的插齿刀44，承托板42贯穿设置有冷却管64，冷却管64靠近插齿刀44的一端设置有喷头65，冷却管64远离插齿刀44的一端与外部的冷却液罐相连通；通过喷头65往加工处喷射冷却液，可以减少碎屑的飞溅，同时对加工处进行降温；承托板42靠近支架2的一侧转动设置有第一螺纹杆45，第一螺纹杆45通过螺纹配合的方式穿过支架2的左侧壁后设置有摇柄46；内齿切割单元4通过调节承托板42可以调整插齿刀44的位置；通过电动推杆43带动插齿刀44上下往复运动可以对工件内圈进行切削。
具体工作时，首先通过转动摇柄46带动第一螺纹杆45转动，从而可以带动承托板42沿滑动轨道41左右滑动，直到插齿刀44移动至工件的内圈待插齿的位置，随后将冷却液喷头65调整至插齿刀44处，当进行加工时，打开电动推杆43和冷却液喷头65，电动推杆43带动插齿刀44上下往复运动对工件内圈进行切削，冷却液喷淋在工件切口处。
参阅图1、图2、图7、图8、图9和图10，所述外齿切割单元5包括滑动槽座51、支撑壳52、第二螺纹杆53、滚齿刀54、转轴55、转动齿轮56、拨动轴57、拨动杆58和限位盘59，其中：底座1上端且位于固定单元3右侧设置有滑动槽，滑动槽内左右滑动设置有滑动槽座51，滑动槽座51内左右滑动设置有支撑壳52，支撑壳52远离底座1中部的一侧转动设置有第二螺纹杆53，第二螺纹杆53通过螺纹配合的方式穿过滑动槽座51侧壁，所述底座1上端且位于滑动槽座51右侧通过电机座设置有正反转电机60，正反转电机60输出轴与第二螺纹杆53连接；支撑壳52的前后侧壁均贯穿开设有矩形槽，两个矩形槽内共同滑动设置有转轴55，转轴55外侧壁的中部安装有可拆卸的滚齿刀54，所述支撑壳52上端设置有冷却管64，冷却管64靠近滚齿刀54一端设置有喷头65，冷却管64远离滚齿刀54的一端与外部的冷却液罐相连通；通过喷头65往加工处喷射冷却液，可以减少碎屑的飞溅，同时对加工处进行降温；转轴55的两端均套设有限位盘59，且两个限位盘59分别和支撑壳52前后侧壁的相背侧上下滑动配合，支撑壳52下侧壁靠近其左边前后对称开设有两个方形槽，两个方形槽内均左右滑动设置有内圈齿块62，所述支撑壳52前后侧壁的相对侧且位于内圈齿块62左右两侧均设置有磁条63；通过磁条63的磁力对内圈齿块62侧壁进行吸附，可以使得内圈齿块62与转动齿轮56的啮合过程中更加稳定；转轴55外侧壁前后均固定套设有与内圈齿块62啮合转动的转动齿轮56，两个内圈齿块62的相对侧上下均设置有拨动轴57，转轴55的外侧壁上转动齿轮56和滚齿刀54之间均贯穿设置有拨动杆58；外齿切割单元5通过滚齿刀54可以对工件的外圈进行切削；初始状态时，支撑壳52的左侧和滑动槽座51的左侧位于同一竖直面，且内圈齿块62的右侧与磁条63贴合，此时滚齿刀54与工件之间有一定距离；正反转电机60启动后，滚齿刀54先向左侧平移并对工件的外圈进行切削，随后向右侧平移，远离工件的外圈，如此循环往复。
具体工作时，首先打开转动电机61，随后电机输出轴带动转轴55转动，转轴55带动转动齿轮56、滚齿刀54和拨动轴57顺时针转动，通过转动齿轮56和内圈齿块62啮合，从而转动齿轮56向上运动，当转动齿轮56转动到最上方时，通过拨动杆58拨动拨动轴57使内圈齿块62向左移动，此时内圈齿块62的右侧与磁条63开始脱离，直到内圈齿块62的左侧与磁条63贴合，此时内圈齿块62位置固定，随后转动齿轮56和内圈齿块62啮合向下移动，带动转轴55向下移动，当运动至最下方时，通过拨动杆58拨动拨动轴57使内圈齿块62向右移动，此时内圈齿块62的左侧与磁条63开始脱离，直到内圈齿块62的左侧与磁条63贴合，此时内圈齿块62位置固定，以此循环往复，使滚齿刀54上下往复运动，同时打开正反转电机60和冷却液喷头65，使得滚齿刀54左右移动往复移动对工件外侧边缘进行切割的同时冷却液喷头65对切割的位置喷淋冷却液。
本发明的工作过程如下：第一步：首先将工件放置在限位筒31内，多个限位柱33插在工件上对应位置的定位孔内，随后启动液压缸341，通过调整限位块342使滚轮343压紧工件上端。当进行加工时，通过打开间歇电机35，间歇电机35的输出轴带动转动盘32进行旋转，转动盘32通过多个限位柱33可以带动工件进行转动。
第二步：其次通过转动摇柄46带动螺纹杆转动，从而可以带动承托板42沿滑动轨道41左右滑动，直到插齿刀44移动至工件的内圈待插齿的位置，然后打开转动电机61，滚齿刀54通过转轴55上下位移的同时并进行转动。
第三步：然后打开正反转电机60和冷却液喷头65，使滚齿刀54左右移动对工件外侧边缘进行切割，同时打开电动推杆43电动推杆43带动插齿刀44上下往复运动对工件内圈进行切削，随后打开冷却液喷头65。
第四步：最后打开间歇电机35，间歇电机35的输出轴带动转动盘32进行旋转，转动盘32通过多个限位柱33可以带动工件进行转动，每加工完成一个齿，间歇电机35就会转动，从而带动工件转动进行下一个齿的加工，以此循环往复直到加工完全部的齿。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中的描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (8)

1.一种改进型齿圈加工装置，包括底座(1)、支架(2)、固定单元(3)、内齿切割单元(4)和外齿切割单元(5)，其特征在于：所述底座(1)上端中部设置有固定单元(3)，底座(1)上端且位于固定单元(3)左侧设置有支架(2)，支架(2)上设置有内齿切割单元(4)，底座(1)上端且位于固定单元(3)右侧设置有外齿切割单元(5)，其中：
所述固定单元(3)包括限位筒(31)、转动盘(32)、限位柱(33)、旋转限位组件(34)和间歇电机(35)，其中：所述底座(1)上端中部设置有限位筒(31)，限位筒(31)右侧贯穿开设有切割槽，底座(1)上端且位于限位筒(31)内设置有转动盘(32)，转动盘(32)与限位筒(31)内侧壁转动配合，转动盘(32)上端周向均匀设置有若干个限位柱(33)，底座(1)上端中部且位于转动盘(32)下方开设有安装槽，安装槽内设置有间歇电机(35)，间歇电机(35)的输出轴与转动盘(32)相连接，底座(1)上端中部且位于限位筒(31)外侧周向均匀设置有多个旋转限位组件(34)；
所述内齿切割单元(4)包括滑动轨道(41)、承托板(42)、电动推杆(43)、插齿刀(44)和第一螺纹杆(45)，其中：所述支架(2)右侧壁上部前后对称设置有两个滑动轨道(41)，滑动轨道(41)呈凸字型，承托板(42)位于两个滑动轨道(41)之间，且承托板(42)与两个滑动轨道(41)滑动配合，承托板(42)下端设置有电动推杆(43)，电动推杆(43)伸缩端安装有可拆卸的插齿刀(44)，承托板(42)靠近支架(2)的一侧转动设置有第一螺纹杆(45)，第一螺纹杆(45)通过螺纹配合的方式穿过支架(2)的左侧壁后设置有摇柄(46)；
所述外齿切割单元(5)包括滑动槽座(51)、支撑壳(52)、第二螺纹杆(53)、滚齿刀(54)、转轴(55)、转动齿轮(56)、拨动轴(57)和限位盘(59)，其中：所述底座(1)上端且位于固定单元(3)右侧设置有滑动槽，滑动槽内左右滑动设置有滑动槽座(51)，滑动槽座(51)内左右滑动设置有支撑壳(52)，支撑壳(52)远离底座(1)中部的一侧转动设置有第二螺纹杆(53)，第二螺纹杆(53)通过螺纹配合的方式穿过滑动槽座(51)侧壁，支撑壳(52)的前后侧壁均贯穿开设有矩形槽，两个矩形槽内共同滑动设置有转轴(55)，转轴(55)外侧壁的中部安装有可拆卸的滚齿刀(54)，转轴(55)的两端均套设有限位盘(59)，且两个限位盘(59)分别和支撑壳(52)前后侧壁的相背侧上下滑动配合，支撑壳(52)下侧壁靠近其左边前后对称开设有两个方形槽，两个方形槽内均左右滑动设置有内圈齿块(62)，转轴(55)外侧壁前后均固定套设有与内圈齿块(62)啮合转动的转动齿轮(56)，两个内圈齿块(62)的相对侧上下均设置有拨动轴(57)，转轴(55)的外侧壁上转动齿轮(56)和滚齿刀(54)之间均贯穿设置有拨动杆(58)。
2.根据权利要求1所述的一种改进型齿圈加工装置，其特征在于：所述旋转限位组件(34)包括液压缸(341)、限位块(342)和滚轮(343)，其中：所述底座(1)上端中部且位于限位筒(31)外侧周向设置有多个液压缸(341)，多个液压缸(341)伸缩端均转动套设有限位块(342)。
3.根据权利要求1所述的一种改进型齿圈加工装置，其特征在于：所述底座(1)上端且位于转动盘(32)下方周向均匀开设有多个半球形槽，多个半球形槽内均安装有滚珠(36)。
4.根据权利要求2所述的一种改进型齿圈加工装置，其特征在于：所述限位块(342)下端开设有半圆盘槽，半圆形槽内转动设置有滚轮(343)。
5.根据权利要求1所述的一种改进型齿圈加工装置，其特征在于：所述限位筒(31)内部呈阶梯状。
6.根据权利要求1所述的一种改进型齿圈加工装置，其特征在于：所述支撑壳(52)前后侧壁的相对侧且位于内圈齿块(62)左右两侧均设置有磁条(63)。
7.根据权利要求1所述的一种改进型齿圈加工装置，其特征在于：所述支撑壳(52)上端设置有冷却管(64)，冷却管(64)靠近滚齿刀(54)一端设置有喷头(65)，冷却管(64)远离滚齿刀(54)的一端与外部的冷却液罐相连通，所述承托板(42)贯穿设置有冷却管(64)，冷却管(64)靠近插齿刀(44)的一端设置有喷头(65)，冷却管(64)远离插齿刀(44)的一端与外部的冷却液罐相连通。
8.根据权利要求1所述的一种改进型齿圈加工装置，其特征在于：所述底座(1)上端且位于滑动槽座(51)右侧通过电机座设置有正反转电机(60)，正反转电机(60)输出轴与第二螺纹杆(53)连接。
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