CN114952590B - 一种大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置及方法，属于非传统光整加工中的流体抛光技术领域。本发明通过齿轮工装夹具，固定齿轮位置在抛光过程中不发生位移，通过单向磨粒流抛光技术，对大型齿轮若干齿进行高效抛光，显著降低了加工成本，极大的提高了大型齿轮的表面质量，通过分度装置，实现对大型齿轮全部齿的单向磨粒流抛光，获得大型齿轮全齿的均匀抛光表面。该发明为大型齿轮提供了一种高质量、低成本的高效抛光方法，在保证齿轮齿形的情况下，实现齿面、齿底等部位的均匀抛光，极大的提高了大型齿轮表面抛光质量和抛光效率。

Description

一种大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置及方法

技术领域

本发明属于非传统光整加工中的流体抛光技术领域，涉及一种大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置及方法。

背景技术

随着制造业的不断发展和重大装备的广泛应用，大型机械设备逐渐出现，齿轮作为机械传动的主要部件，在大型设备中也得到广泛应用，大型齿轮的表面质量是产生振动和噪声的主要原因，因此，齿轮齿面的光整加工对设备的使用性能具有重要影响。

磨粒流加工是一种非传统光整加工方法，它迫使具有粘弹性的磨料介质(掺有磨粒的一种可流动混合物)在一定压力下流过工件所需加工的表面，磨料介质中的磨粒去除流过的表面的粗糙峰，从而减少工件表面的粗糙度，具有加工可达性好、加工过程可控等优点，尤其适用于传统光整加工方法(如抛光、研磨等)难以完成的复杂曲面以及内腔表面的去毛刺、抛光、倒圆角。单向磨粒流加工是磨粒流加工方式中的一种，在单向磨粒流加工方法中，磨料介质总是从一个或多个固定的入口进入，从一个或多个固定的出口流出，也就是磨料介质流过工件被加工表面是单方向的。

目前大型齿轮的抛光方式主要为手工抛光、磨齿机抛光和打磨机砂带抛光，上述方法均存在明显的缺陷：手工抛光效率低下，抛光不均；磨齿机抛光易产生烧伤，表面抛光不均，且成本较高；砂带抛光难以抛光齿根区域。如公开号为CN103920936A的专利，公开了一种用于大型齿轮砂带抛光的磨齿机装置，运用砂带对齿面进行抛光，然而，砂带磨损较快，需经常更换，不可重复使用，加工成本高。针对齿轮的特点，齿根位置往往为较小的圆弧，砂带不易抛光。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明结合大型齿轮的特点，基于磨粒流抛光技术，建立了一种大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置及方法，此装置及方法可将大型齿轮齿面高效抛光，实现齿面质量抛光均匀化，并且磨料介质可重复使用，显著降低加工成本。本发明的目的是寻求一种高效率、低成本的大型齿轮抛光方法，在保证齿轮齿形的情况下，实现齿面、齿底等均匀抛光，提高其表面质量。

一种大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置，包括单向磨粒流抛光模块、齿轮固定模块和分度装置模块，所述单向磨粒流抛光模块包括磨粒流机床工作台和单向磨粒流系统，所述齿轮固定模块用于将待处理的大型齿轮可拆卸地安装在所述磨粒流机床工作台和分度装置模块上，所述分度装置模块用于调整待处理的大型齿轮的位姿，使其待处理面处于单向磨粒流系统的抛光区域，所述单向磨粒流系统用于将磨料介质沿管道流经大型齿轮的待处理面，实现齿轮齿面的抛光。

进一步地，所述单向磨粒流系统包括磨料介质推送装置、磨料介质存储装置和管道，所述磨料介质推送装置用于将磨料介质存储装置中的磨料介质通过管道输送至大型齿轮的待处理面。

进一步地，所述管道包括连接在磨料介质存储装置与大型齿轮之间的输出段以及位于大型齿轮与磨料介质存储装置输入端之间的回料管段。

进一步地，所述磨料介质推送装置包括推料缸和活塞驱动机构B、与其相连的活塞B，所述磨料介质存储装置包括连接在活塞B输出端的料缸，所述料缸的输入端设有接料斗。

进一步地，所述齿轮固定模块包括齿轮工装夹具、活塞驱动机构A、活塞A和夹紧缸，所述活塞驱动机构A与夹紧缸相连，所述活塞驱动机构A的输出端与活塞A相连，所述活塞A的输出端与齿轮工装夹具相连，所述齿轮工装夹具用于夹紧待处理的大型齿轮，防止抛光过程中齿轮位置发生位移。

进一步地，所述齿轮工装夹具的壁面与齿轮的齿面围成内流道，在二者的接触处设置有密封垫。

进一步地，所述分度装置模块包括齿轮组和连接在齿轮组从动齿轮上的工作台。

本发明还提供一种大型齿轮单向磨粒流分度抛光方法，包含以下步骤：

步骤一：将大型齿轮放置于旋转工作台和磨粒流机床工作台面上，使齿轮中心与旋转工作台旋转中心同轴，将夹具放置于待抛齿面上，夹紧装置将夹具夹紧；

步骤二：将配置好的磨料介质装入接料斗中，推料装置推动磨料介质沿Y方向进给，将磨料介质流过管道，经夹具与齿轮形成的内流道后从夹具末端流出；

步骤三：重复步骤二，直到所抛齿面得到要求；

步骤四：夹紧活塞松开，挪开夹具，分度装置将齿轮沿Y反方向托起并转动一定角度后落下，将夹具再次放置于待抛齿面上，夹紧缸中的活塞沿Y方向进给，推动夹具向下运动直到夹紧齿轮，重复步骤二、步骤三。

进一步地，所述步骤二中，磨料介质经回料管道流入接料斗中。

进一步地，分度转台的旋转状态由电机控制，可旋转任意角度；分度转台可沿Y反方向进给，驱动力可由液压系统、气动系统提供。

进一步地，所述的磨粒流工作台面与旋转工作台(非工作时)、分度转台上表面位于同一平面，保证齿轮平稳放置；

进一步地，所述的夹具与齿面形成内流道，具有良好的密封性，工作时磨料不能从侧面流出；

进一步地，所述的夹紧装置由夹紧缸、活塞A和活塞驱动机构A组成，活塞A位于夹紧缸的内部，夹紧时，活塞驱动机构作用于活塞A沿Y方向进给，推动夹具向下运动直到夹紧齿轮；松开时，活塞驱动机构作用于活塞A沿Y反方向运动，松开夹具。

进一步地，所述的推料装置由推料缸、活塞B和活塞驱动机构B组成，在活塞驱动装置B的作用下，活塞B在推料缸的内部做往复直线运动。

进一步地，所述的分度装置由电机驱动器、电机、主动齿轮、从动齿轮、分度转台、回转支撑轴承、活塞缸、活塞C和活塞驱动机构C组成，在活塞驱动装置C的作用下，活塞C通过分度转台将大型齿轮抬起，在电机驱动器的作用下，电机通过主动齿轮、从动齿轮带动分度转台转动从而实现大型齿轮的转动。

本发明的有益效果：

(1)本发明采用单向磨粒流加工的方式抛光大型齿轮，与传统抛光方式相比，提高了抛光质量，显著降低了成本。

(2)基于磨粒流擅长抛光曲面、狭小区域的特点，有效解决齿轮抛光中的欠抛、过抛缺陷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置的示意图。

其中：1-分度装置模块，2-大型齿轮，3-齿轮工装夹具，4-活塞A，5-夹紧缸，6-活塞驱动机构A，7-活塞驱动机构B，8-推料缸，9-活塞B，10-接料斗，11-料缸，12-床身，13-管道。

图2分度装置内部示意图。

其中：14-电机控制器，15-电机，16-主动齿轮，17-工作台，18-分度转台，19-从动齿轮，20-回转支撑轴承，21-活塞C，22-活塞缸，23-活塞驱动机构C。

图3为分度装置轴侧示意图。

图4为夹具与齿轮形成的内流道示意图。

其中：24-密封垫，25-夹具壁面。

图5为齿轮工装夹具示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明实施例公开了一种大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置及方法，抛光设备如图1，所用的设备包括单向磨粒流抛光模块，齿轮固定模块，分度装置模块，所述单向磨粒流抛光模块包括磨粒流机床工作台和单向磨粒流系统，所述齿轮固定模块用于将待处理的大型齿轮2可拆卸地安装在所述磨粒流机床工作台的床身12和分度装置模块1上，所述分度装置模块用于调整待处理的大型齿轮的位姿，使其待处理面处于单向磨粒流系统的抛光区域，所述单向磨粒流系统用于将磨料介质沿管道流经大型齿轮2的待处理面，实现齿轮齿面的抛光，通过三个模块的配合，可以将大型齿轮在单向磨粒流机床上进行分度抛光，实现大型齿轮高效率、高质量的加工效果。

所述单向磨粒流系统包括磨料介质推送装置、磨料介质存储装置和管道13，所述磨料介质推送装置用于将磨料介质存储装置中的磨料介质通过管道输送至大型齿轮的待处理面。本实施例中，所述磨料介质存储装置为料缸11，具体地，所述的单向磨粒流抛光模块，主要由活塞驱动机构B 7、推料缸8、活塞B 9、接料斗10、料缸11、床身12、管道13组成，所述活塞驱动机构B 7设置于推料缸8中，在活塞驱动装置B的作用下，活塞B沿着既定路程做往复直线运动。所述的活塞B 9在活塞驱动机构B 7的驱动下推动料缸11中的磨料介质，沿管道13流经大型齿轮2的表面，实现齿轮齿面的抛光；

作为优选的实施方式，所述管道包括连接在磨料介质存储装置与大型齿轮之间的输出段以及位于大型齿轮2与磨料介质存储装置输入端之间的回料管段，所述磨料介质存储装置输入端上设有所述接料斗10，所述接料斗用于盛装配制好的磨料介质以及回流的磨料介质。

所述的齿轮固定模块，主要由齿轮工装夹具3、活塞A 4、夹紧缸5、活塞驱动机构A6组成，所述活塞驱动机构A6与夹紧缸5相连，所述活塞驱动机构A6的输出端与活塞A4相连，所述活塞A4的输出端与齿轮工装夹具3相连，夹紧时，活塞驱动机构A作用于活塞A沿Y方向进给，推动夹具向下运动直到夹紧齿轮；松开时，活塞驱动机构A作用于活塞A沿Y反方向运动，松开夹具。所述齿轮工装夹具3负责夹紧大型齿轮，防止抛光过程中齿轮位置发生位移；如图5所示，所述齿轮工装夹具3具体包括推动部、承载部和弧形壁面部，所述推动部包括两块圆板，两圆板之间设置有所述承载部，其中，下方的圆板上设有圆孔，用于将回流的磨料介质回收，所述承载部为4根立柱，均匀的设置于两圆板之间，所述弧形壁面部的结构与齿轮的齿形相匹配，所述弧形壁面部25与齿轮2的齿面围成内流道，在接触处设置有密封垫24，一是防止加工过程中磨料的泄露，二是防止夹具壁面25与齿轮2齿面直接接触造成齿面的破坏。所述齿轮工装夹具的壁面与齿轮的齿面围成内流道，在二者的接触处设置有密封垫。

如图2～4所示，上文提到的所述分度装置模块用于调整待处理的大型齿轮的位姿，具体包括大型齿轮高度的调整和角度的调整，具体地，所述的分度装置由电机控制器14、电机15、主动齿轮16、从动齿轮19、分度转台18、回转支撑轴承20、活塞缸22、活塞C21和活塞驱动机构C23组成，所述电机控制器14与电机15相连，所述电机15用于通过主动齿轮16与从动齿轮19相连，所述主动齿轮上方连接有工作台17，所述从动齿轮上方连接有分度转台，所述活塞驱动机构C通过活塞C与从动齿轮的回转支撑轴承相连，其设置于活塞缸22中，在活塞驱动装置C23的作用下，活塞C通过分度转台将大型齿轮抬起，在电机驱动器的作用下，电机通过主动齿轮、从动齿轮带动分度转台转动从而实现大型齿轮的转动。

具体大型齿轮单向磨粒流分度抛光方法如下：

(1)将大型齿轮放置于由工作台17、分度转台18、机床的床身12上平台共同组成的工作平台上，调节分度转台的高度，使得三平台表面处于同一平面，使待处理的大型齿轮的中心与分度转台旋转中心同轴，并调整大型齿轮到合适的角度，安装夹具做准备；所述的合适的角度为：记一次抛光中所加工的齿数为Z＇，则该Z＇个齿数在水平面上的中心线与工作台X方向保持平行。

(2)将齿轮工装夹具3安装到齿轮待抛齿面上，夹紧缸5内的活塞A 4在活塞驱动机构A 6的驱动下，沿Y方向将齿轮工装夹具3夹紧；

(3)将配制好的磨料介质装入接料斗10中，推料缸中的活塞B 9在活塞驱动机构B7的驱动下沿Y方向推动磨料介质流入管道13，经齿轮工装夹具3与大型齿轮2形成的内流道，从齿轮工装夹具3末端流出，经回料管道流入接料斗10中；

(4)重复上述(3)，直到所抛大型齿轮2的齿面达到要求；

(5)夹紧缸5内的活塞A 4在活塞驱动机构A 6的驱动下，沿Y反方向移动，松开齿轮工装夹具3，将齿轮工装夹具3挪开，活塞缸22中的活塞C 21在活塞驱动机构C 23的驱动下沿Y反方向推动分度转台18位移3～5CM后停止，分度转台18与从动齿轮19通过螺纹相连接，活塞C 21与从动齿轮19由回转支撑轴承20连接，主动齿轮16与从动齿轮19相互啮合，电机控制器14控制电机15带动主动齿轮16转动，同时带动从动齿轮19和分度转台18转动一定角度θ，然后活塞缸22中的活塞C 21在活塞驱动机构C 23的驱动下沿Y方向移动到初始位置。而后进行上述(2)、(3)、(4)操作。所述的转动的角度θ由如下公式计算：

记大型齿轮的齿数为Z，一次抛光中所加工的齿数为Z＇，则转动的角度θ为:

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (8)

1.一种大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置，其特征在于，包括单向磨粒流抛光模块、齿轮固定模块和分度装置模块，所述单向磨粒流抛光模块包括磨粒流机床工作台和单向磨粒流系统，所述齿轮固定模块用于将待处理的大型齿轮可拆卸地安装在所述磨粒流机床工作台和分度装置模块上，所述分度装置模块用于调整待处理的大型齿轮的位姿，使其待处理面处于单向磨粒流系统的抛光区域，所述单向磨粒流系统用于将磨料介质沿管道流经大型齿轮的待处理面，实现齿轮齿面的抛光；

所述齿轮固定模块包括齿轮工装夹具、活塞驱动机构A、活塞A和夹紧缸，所述活塞驱动机构A与夹紧缸相连，所述活塞驱动机构A的输出端与活塞A相连，所述活塞A的输出端与齿轮工装夹具相连，所述齿轮工装夹具用于夹紧待处理的大型齿轮，防止抛光过程中齿轮位置发生位移；

所述齿轮工装夹具的壁面与齿轮的齿面围成内流道，在二者的接触处设置有密封垫；所述齿轮工装夹具具体包括推动部、承载部和弧形壁面部，所述推动部包括两块圆板，两圆板之间设置有所述承载部，其中，下方的圆板上设有圆孔，用于将回流的磨料介质回收，所述承载部为4根立柱，均匀的设置于两圆板之间，所述弧形壁面部的结构与齿轮的齿形相匹配，所述弧形壁面部与齿轮的齿面围成内流道。

2.根据权利要求1所述的大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置，其特征在于，所述单向磨粒流系统包括磨料介质推送装置、磨料介质存储装置和管道，所述磨料介质推送装置用于将磨料介质存储装置中的磨料介质通过管道输送至大型齿轮的待处理面。

3.根据权利要求2所述的大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置，其特征在于，所述管道包括连接在磨料介质存储装置与大型齿轮之间的输出段以及位于大型齿轮与磨料介质存储装置输入端之间的回料管段。

4.根据权利要求2所述的大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置，其特征在于，所述磨料介质推送装置包括推料缸和活塞驱动机构B、与其相连的活塞B，所述磨料介质存储装置包括连接在活塞B输出端的料缸，所述料缸的输入端设有接料斗。

5.根据权利要求1所述的大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置，其特征在于，所述分度装置模块包括齿轮组和连接在齿轮组从动齿轮上的工作台；具体地，所述的分度装置由电机驱动器、电机、主动齿轮、从动齿轮、分度转台、回转支撑轴承、活塞缸、活塞C和活塞驱动机构C组成，在活塞驱动装置C的作用下，活塞C通过分度转台将大型齿轮抬起，在电机驱动器的作用下，电机通过主动齿轮、从动齿轮带动分度转台转动从而实现大型齿轮的转动。

6.一种权利要求1～5任一项所述大型齿轮单向磨粒流分度抛光装置的抛光方法，其特征在于，包含以下步骤：

步骤一：将大型齿轮放置于旋转工作台和磨粒流机床工作台面上，使齿轮中心与旋转工作台旋转中心同轴，将夹具放置于待抛齿面上，夹紧装置将夹具夹紧，具体为：活塞驱动机构A作用于活塞A沿Y方向进给，推动夹具向下运动直到夹紧齿轮；

步骤二：将配置好的磨料介质装入接料斗中，推料装置推动磨料介质沿Y方向进给将磨料介质流过管道，经夹具与齿轮形成的内流道后从夹具末端流出，经回料管道流入接料斗中；

步骤三：重复步骤二，直到所抛齿面得到要求；

步骤四：夹紧活塞松开，挪开夹具，具体为：活塞驱动机构A作用于活塞A沿Y反方向运动，松开夹具，分度装置将齿轮沿Y反方向托起并转动一定角度后落下，将夹具再次放置于待抛齿面上，夹紧缸中的活塞沿Y方向进给，推动夹具向下运动直到夹紧齿轮，重复步骤二、步骤三。

7.根据权利要求6所述的大型齿轮单向磨粒流分度抛光方法，其特征在于：分度转台的旋转状态由电机控制，可旋转任意角度；分度转台可沿Y反方向进给，驱动力包括液压系统和气动系统。

8.根据权利要求6所述的大型齿轮单向磨粒流分度抛光方法，其特征在于：磨粒流工作台面与旋转工作台非工作时的上表面位于同一平面，保证齿轮平稳放置。