CN115781543A - 一种小模数齿轮磨削用成型磨轮 - Google Patents

Abstract

本发明属于磨具制造技术、小模数齿轮齿形加工技术领域，具体的说是一种小模数齿轮磨削用成型磨轮，包括磨轮本体和同步带轮，所述磨轮本体外圆设置有与齿形匹配的CBN磨料层，所述磨轮本体的两侧均设置有减重凹台，所述同步带轮设置在磨轮本体的内侧，所述磨轮本体的内侧设置有多个与同步带轮表面凸条配合使用的凹槽。本发明通过将同步带轮传动部件与磨轮本体组合在一起，极大提升了砂轮工作时的传动效率和精度，简化了安装要求，提高了安装效率；CBN成型磨轮经过高精密磨床的修整，能够直接磨削出齿轮的最优轮廓形状，且CBN磨料层处于稳定磨削范围，全寿命周期内磨损量很小。

Description

一种小模数齿轮磨削用成型磨轮

技术领域

本发明属于磨具制造技术、小模数齿轮齿形加工技术领域，特别涉及一种航天内燃机小模数内齿磨削用CBN成型磨轮及其加工方法。

背景技术

齿轮是机械传动中的核心部件，在航空机械、电子产品、精密机械、机械设备等领域中得到了广泛应用。由于我国的高精度制造业发展相对落后，目前高精度齿轮仍主要依赖于进口。其中小模数齿轮虽然在市场中的占比不大，但都关系到关键部件，需求非常迫切。

目前小模数齿轮在我国的制造水平跟国际水平仍有很大差距，尤其是在高精度和有特殊工艺要求的齿轮方面，国内齿轮的使用寿命、噪声、稳定性都存在巨大差异。因此提升当前的制造水平、降低生产成本成为当前生产企业的主要目标。

小模数齿轮因模数非常小，齿槽很小，磨齿加工较为困难，所以传统加工主要以插齿等工艺为主，一般生产的齿轮精度为6-8级。磨齿加工的主要难点在于普通砂轮需要修整以后进行磨削，在安装、形状保持能力等方面存在问题。

另外，磨轮生产过程需要将磨轮和其内侧的安装轴进行装配，现有的装配方法大多为人工装配，需要工人将磨轮和安装轴在专用工装内一个一个进行装配，不仅操作繁琐、效率低，而且装配质量与工人的工作能力挂钩，无法保障装配质量。

因此，发明一种小模数齿轮磨削用成型磨轮来解决上述问题很有必要。

发明内容

针对上述问题，本发明提供了一种小模数齿轮磨削用成型磨轮，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种小模数齿轮磨削用成型磨轮，包括磨轮本体和同步带轮，所述磨轮本体外圆设置有与齿形匹配的CBN磨料层，所述磨轮本体的两侧均设置有减重凹台，所述同步带轮设置在磨轮本体的内侧，所述磨轮本体的内侧设置有多个与同步带轮表面凸条配合使用的凹槽。

本发明还公开了一种小模数齿轮磨削用成型磨轮的加工方法，包括以下步骤：

S1:磨轮本体采用轴承钢、35CrMoV等钢材，经过探伤确保无裂纹和砂眼等缺陷,热处理硬度为HRC50-55HRC，时效处理去除材料内应力，保证后续加工不因内应力而产生轻微变形影响工件精度；

S2:半精车磨轮本体后在高精度磨床上加工磨轮本体两平面和内孔，两端面平行度要求≤0.002mm，粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔的粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔圆度≤0.003mm；

S3:半精车磨轮带轮胚料后在高精度数控车床上精车台阶圆和垂直面，台阶圆粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔圆度≤0.003mm，垂直面平面度≤0.002mm，与台阶圆垂直度≤0.002mm；

S4:使用插齿机或电火花、滚齿等方式机加工出同步带轮的齿形；

S5:通过使用冷装法将带轮放入液氮中浸泡1-5min，取出后使用装配基座和自动装配机构迅速将同步带轮压入磨轮本体以减小装配后产生的应力变形；

S6:将紧配后的组合体在高精密坐标磨磨床上精磨外端面和同步带轮基准面，要求内孔的粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔圆度≤0.003mm，内孔两端面平行度≤0.002mm；

S7:将精加工过的组合体在高精度数控车床或曲线磨床上精加工磨轮本体轮廓及两端面和台阶，磨轮轮廓<0.0015mm、端面跳动<0.001mm,径跳<0.001mm，客户安装使用时端面部分校表检验磨轮的跳动情况，用轮廓仪或三坐标检测仪来检测磨轮本体外圆轮廓；

S8:采用电镀原理通过金属结合剂在基体表面的沉积，采用仿形型腔模具，把CBN磨料均匀固结在基体外圆轮廓上，磨轮选用高强度耐冲击的CBN磨料，经过精细筛选，选取合适尺寸范围内的磨料使用，镀后CBN颗粒的埋入率控制在30-60％之间；

S9:电镀后的磨轮在高精密磨床上装夹校正，保证径跳<0.001mm,端跳<0.001mm，以＞500r/min的转速磨削仿形样块，用三坐标检测仪和轮廓仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对磨轮局部修整，直至轮廓精度达到图纸要求轮廓度<0.0015mm，且通过控制修整量来改善磨削效果和寿命。

进一步的，所述装配基座包括底座，所述底座的内部设置有第一弹簧，所述第一弹簧的顶部一端固定连接有带有四个豁口底盘，所述底座的顶部一端的内侧设置有四个与豁口配合使用的凸板，所述底座的顶部一端设置有与减重凹台配合使用的凹陷，所述底盘的顶部一端固定连接有定位环，所述定位环由一个圆柱和均匀设置在圆柱外侧的多个定位块组成，且多个定位块与磨轮本体内侧的多个凹槽数量相同，所述定位环的切面形状为倒放的漏斗形，所述定位环的顶部一端固定连接有与同步带轮配合使用的定位杆，且定位杆的直径略小于冷缩后的同步带轮内直径。

进一步的，所述装配基座的内部设置有能够防止装配后的同步带轮移位的临时限位机构；

所述临时限位机构包括固定连接在底盘底部一端的齿板，所述底座的内部通过两个固定板转动有与齿板啮合的齿轮A，所述齿轮A轮轴的外部固定套接有棘轮，所述棘轮的下方设置有与其配合使用的棘爪，所述棘爪安装在其中一个固定板内侧，所述棘爪靠近齿轮A的一侧固定连接有圆销，所述的内部滑动连接有与圆销配合使用的T形杆，所述T形杆由一个方形板和固定连接在方形板底部一端的方形杆组成，且T形杆中的方形板在圆销的上方，所述T形杆的底部一端固定连接有T形拨块，所述底座的内部设置有与T形拨块配合使用的空槽，所述T形拨块的顶部一端固定连接有拉簧，所述拉簧的顶部一端与空槽内壁固定连接，且拉簧活动套接在T形杆外部。

进一步的，所述自动装配机构包括装配架，所述装配架由三个支撑杆和分别固定在三个支撑杆两端的顶板和底板组成，所述装配架底板顶部固定安装有步进电机，所述步进电机的输出轴一端固定连接有装配台，所述装配台上设置有三个豁槽和三个与装配基座配合使用的工位，且三个工位分别与三个豁槽一一对应设置，三个所述工位包括上料工位、装配工位和下料工位，所述装配基座与三个工位之间均通过安装机构固定连接。

进一步的，所述安装机构包括转动连接在豁槽内部的转轴，三个所述转轴的一端均固定连接有限位块，所述底座的底部一端均固定连接有安装座，且安装座由一个开设有插槽的方形块和固定连接在方形块底部原的圆盘组成，所述安装座上的插槽与转轴和限位块相适配，所述装配台的表面均匀设置有三个通槽，且三个通槽与三个转轴一一对应设置，三个所述转轴远离限位块的一端均延伸至通槽的内部并固定连接有拨环，所述拨环由一个固定套接在转轴外部的圆环和设置在圆环外侧的一侧凸起组成，所述拨环靠近限位块的一侧固定连接有扭簧，所述扭簧远离拨环的一侧与通槽内壁固定连接。

进一步的，所述装配架顶板的底部一端固定连接有中心柱，所述中心柱与上料工位和下料工位相对的一侧均固定连接有与拨环配合使用的抵触块，所述抵触块由一个固定连接在中心柱外侧的延长板和固定连接在延长板底部一端带有斜面的凸块组成，所述中心柱与下料工位相对的一侧固定连接有电动伸缩杆，所述电动伸缩杆远离中心柱的一侧固定连接有与装配基座配合使用的推块，所述上料工位上方设置有液压杆，所述液压杆固定安装在装配架顶板的底部一端，所述液压杆的输出轴一端固定连接有与同步带轮配合使用的压管，所述压管由一个圆管和固定连接在圆管外侧的圆环组成。

进一步的，所述上料工位与装配工位之间设置有能够将同步带轮与磨轮本体对齐的自动调整机构；

所述自动调整机构包括固定连接在装配架中支撑杆内侧的弧形板，且弧形板设置在装配工位与上料工位之间，所述弧形板的内侧固定连接有多个与同步带轮配合使用的橡胶拨条。

进一步的，所述装配台的顶部一端固定连接有锥齿环，且锥齿环设置在三个工位内侧，所述中心柱与弧形板相对的一侧转动连接有与锥齿环啮合的锥齿轮，所述中心柱的表面设置有与锥齿轮配合使用的平面，所述锥齿轮轮轴的中间部分设置有U形板，所述U形板由两个固定连接在锥齿轮轮轴上的板子和固定连接在两个板子之间的滑块，所述U形块中的圆杆外部滑动套接有方形框，所述中心柱与弧形板相对的一侧固定连接有连接板，所述连接板的内部滑动连接有T形板，所述T形板由一个方形杆和固定连接在方形杆底部一端的方形板组成，所述T形板中的方形杆滑动连接在连接板内部，没所述T形板与方形框之间共同固定连接有一个连接杆，所述T形板靠近弧形板一侧的底部一端设置有两个定位块，两个所述定位块的横截面形状均为T形，两个所述定位块之间共同滑动连接有同一个压板，且压板由两个弧形片和固定连接在两个弧形片顶部一端的弧形顶板组成，所述压板中弧形顶板的两侧均设置有与定位块配合使用的T形槽，所述压板的顶部一端固定连接有第二弹簧，所述第二弹簧的顶部一端与T形板固定连接。

本发明的技术效果和优点：

1、本发明通过将同步带轮传动部件与磨轮本体组合在一起，极大提升了砂轮工作时的传动效率和精度，简化了安装要求，提高了安装效率；CBN成型磨轮经过高精密磨床的修整，能够直接磨削出齿轮的最优轮廓形状，且CBN磨料层处于稳定磨削范围，全寿命周期内磨损量很小，保证了齿轮批量生产的尺寸精度和轮廓精度；磨轮本体和同步带轮组合体过盈紧密配合，确保磨轮本体的精度作为安装精度的基础，使用时通过紧配合的方式以达到快速安装的效果；CBN成型磨轮磨料暴露度较高，切削力小，热量产生较少，不容易出现烧伤，避免破坏工件表面质量；磨轮直径可以设计的比较小，可适应高精度内齿加工时的各种复杂工艺的要求；通过在两面设计减重凹台，便于在确保重量不超标的情况下，加工出较大厚度的齿形，CBN成型磨轮在保证安装精度的前提下不需要修整，大幅度提高了实际磨削效率，减去了修整砂轮所需工时，提高了生产效率，降低了企业成本；通过从磨削方面改善了小模数齿轮加工加工工艺过程，磨削效果可以得到以下提升：提高了同一齿轮多齿形加工时齿形齿廓精度和齿向精度的稳定性，消除了磨削时的卡死现象；CBN成型砂轮和同步带齿组合成一体，减少了安装所需时间，简化了安装工艺保证了砂轮的安装精度，提高了砂轮的安装精度和传动效率以获得更好的表面质量和产品精度，目前使产品加工精度达到4级标准；CBN成型磨轮磨料暴露度较高，切削力小，热量产生较少，不容易出现烧伤，避免破坏工件表面质量；通过优化设计可适应各种复杂工艺要求，针对不同要求进行调整砂轮结构和型线，为高精度齿轮的批量稳定生产提供了可靠工具；实现了高精度小模数齿轮的内齿加工的可行性。

2、本发明通过设有装配基座和自动装配机构，使得磨轮本体和同步带轮的装配工作能够形成一个流水线，且装配过程更加简单，不仅能有效提高装配的效率，而且装配过程自动化程度较高，能够有效减少人力的使用，能有效降低磨轮装配的时间成本和人力成本；通过设有临时限位机构和安装机构，能够有效提高装配件在移动过程中的稳定性，提高同步带轮与磨轮本体的装配质量；另外，自动装配机构可以与输送设备配合使用，可以提高自动装配机构的使用灵活性，进一步提高装配的整体效率。

3、本发明通过设有自动调整机构，可以在流水线式装配的同时，实现同步带轮与磨轮本体的自动对齐，能够进一步提高自动装配机构的自动化程度，进一步提高自动装配机构的装配效率。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书和附图中所指出的结构来实现和获得。

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作一简单地介绍，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了本发明实施例的磨轮本体与同步带轮装配示意图；

图2示出了本发明实施例的磨轮本体与同步带轮装配俯剖和右剖平面图；

图3示出了本发明实施例的磨轮本体和同步带轮与装配基座配合使用示意图；

图4示出了本发明实施例的磨轮本体、同步带轮和装配基座拆分示意图；

图5示出了本发明实施例的装配基座示意图；

图6示出了本发明实施例的装配基座右剖图；

图7示出了本发明实施例的装配基座剖视平面图；

图8示出了本发明实施例的装配基座后剖平面图；

图9示出了本发明实施例的装配基座与自动装配机构配合使用示意图；

图10示出了本发明实施例的自动装配机构中部分结构俯剖图；

图11示出了本发明实施例的自动装配机构中部分结构俯剖图；

图12示出了本发明实施例的A部结构放大示意图；

图13示出了本发明实施例的B部结构放大示意图；

图中：1、磨轮本体；2、同步带轮；3、CBN磨料层；4、减重凹台；5、装配基座；51、底座；52、第一弹簧；53、底盘；54、凸板；55、定位环；56、定位杆；57、临时限位机构；571、齿板；572、齿轮A；573、棘轮；574、棘爪；575、圆销；576、T形杆；578、T形拨块；579、拉簧；6、自动装配机构；61、装配架；62、步进电机；63、装配台；64、豁槽；65、上料工位；66、装配工位；67、下料工位；68、安装机构；681、转轴；682、限位块；683、安装座；684、拨环；685、扭簧；69、中心柱；70、抵触块；71、电动伸缩杆；72、推块；73、液压杆；74、压管；8、自动调整机构；81、弧形板；82、橡胶拨条；83、锥齿环；84、锥齿轮；85、U形板；86、方形框；87、连接板；88、T形板；89、连接杆；90、定位块；91、压板；92、第二弹簧。

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、完整地说明，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。

实施例1:

本发明提供了一种小模数齿轮磨削用成型磨轮，如图1-图13所示，包括磨轮本体1和同步带轮2，磨轮本体1外圆设置有与齿形匹配的CBN磨料层3，磨轮本体1的两侧均设置有减重凹台4，同步带轮2设置在磨轮本体1的内侧，磨轮本体1的内侧设置有多个与同步带轮2表面凸条配合使用的凹槽；

实施例2:

本发明还提供了一种小模数齿轮磨削用成型磨轮的加工方法，包括以下步骤：

S1:磨轮本体1采用轴承钢、35CrMoV等钢材，经过探伤确保无裂纹和砂眼等缺陷,热处理硬度为HRC50-55HRC，时效处理去除材料内应力，保证后续加工不因内应力而产生轻微变形影响工件精度；

S2:半精车磨轮本体1后在高精度磨床上加工磨轮本体1两平面和内孔，两端面平行度要求≤0.002mm，粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔的粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔圆度≤0.003mm；

S3:半精车磨轮带轮胚料后在高精度数控车床上精车台阶圆和垂直面，台阶圆粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔圆度≤0.003mm，垂直面平面度≤0.002mm，与台阶圆垂直度≤0.002mm；

S4:使用插齿机或电火花、滚齿等方式机加工出同步带轮2的齿形；

S5:通过使用冷装法将带轮放入液氮中浸泡1-5min，取出后使用装配基座5和自动装配机构6迅速将同步带轮2压入磨轮本体1以减小装配后产生的应力变形；

S6:将紧配后的组合体在高精密坐标磨磨床上精磨外端面和同步带轮2基准面，要求内孔的粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔圆度≤0.003mm，内孔两端面平行度≤0.002mm；

S7:将精加工过的组合体在高精度数控车床或曲线磨床上精加工磨轮本体1轮廓及两端面和台阶，磨轮轮廓<0.0015mm、端面跳动<0.001mm,径跳<0.001mm，客户安装使用时端面部分校表检验磨轮的跳动情况，用轮廓仪或三坐标检测仪来检测磨轮本体1外圆轮廓；

S8:采用电镀原理通过金属结合剂在基体表面的沉积，采用仿形型腔模具，把CBN磨料均匀固结在基体外圆轮廓上，磨轮选用高强度耐冲击的CBN磨料，经过精细筛选，选取合适尺寸范围内的磨料使用，镀后CBN颗粒的埋入率控制在30-60％之间；

S9:电镀后的磨轮在高精密磨床上装夹校正，保证径跳<0.001mm,端跳<0.001mm，以＞500r/min的转速磨削仿形样块，用三坐标检测仪和轮廓仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对磨轮局部修整，直至轮廓精度达到图纸要求轮廓度<0.0015mm，且通过控制修整量来改善磨削效果和寿命；

本发明通过将同步带轮2传动部件与磨轮本体组合在一起，极大提升了砂轮工作时的传动效率和精度，简化了安装要求，提高了安装效率；CBN成型磨轮经过高精密磨床的修整，能够直接磨削出齿轮的最优轮廓形状，且CBN磨料层3处于稳定磨削范围，全寿命周期内磨损量很小，保证了齿轮批量生产的尺寸精度和轮廓精度；磨轮本体1和同步带轮2组合体过盈紧密配合，确保磨轮本体1的精度作为安装精度的基础，使用时通过紧配合的方式以达到快速安装的效果；CBN成型磨轮磨料暴露度较高，切削力小，热量产生较少，不容易出现烧伤，避免破坏工件表面质量；磨轮直径可以设计的比较小，可适应高精度内齿加工时的各种复杂工艺的要求；通过在两面设计减重凹台4，便于在确保重量不超标的情况下，加工出较大厚度的齿形，CBN成型磨轮在保证安装精度的前提下不需要修整，大幅度提高了实际磨削效率，减去了修整砂轮所需工时，提高了生产效率，降低了企业成本；通过从磨削方面改善了小模数齿轮加工加工工艺过程，磨削效果可以得到以下提升：提高了同一齿轮多齿形加工时齿形齿廓精度和齿向精度的稳定性，消除了磨削时的卡死现象；CBN成型砂轮和同步带齿组合成一体，减少了安装所需时间，简化了安装工艺保证了砂轮的安装精度，提高了砂轮的安装精度和传动效率以获得更好的表面质量和产品精度，目前使产品加工精度达到4级标准；CBN成型磨轮磨料暴露度较高，切削力小，热量产生较少，不容易出现烧伤，避免破坏工件表面质量；通过优化设计可适应各种复杂工艺要求，针对不同要求进行调整砂轮结构和型线，为高精度齿轮的批量稳定生产提供了可靠工具；实现了高精度小模数齿轮的内齿加工的可行性。

实施例3：

本发明还提供了一种小模数齿轮磨削用成型磨轮加工用设备：

如图1-图13所示，装配基座5包括底座51，底座51的内部设置有第一弹簧52，第一弹簧52的顶部一端固定连接有带有四个豁口底盘53，底座51的顶部一端的内侧设置有四个与豁口配合使用的凸板54，底座51的顶部一端设置有与减重凹台4配合使用的凹陷，底盘53的顶部一端固定连接有定位环55，定位环55由一个圆柱和均匀设置在圆柱外侧的多个定位块90组成，且多个定位块90与磨轮本体1内侧的多个凹槽数量相同，定位环55的切面形状为倒放的漏斗形，定位环55的顶部一端固定连接有与同步带轮2配合使用的定位杆56，且定位杆56的直径略小于冷缩后的同步带轮2内直径；

装配基座5的内部设置有能够防止装配后的同步带轮2移位的临时限位机构57；

临时限位机构57包括固定连接在底盘53底部一端的齿板571，底座51的内部通过两个固定板转动有与齿板571啮合的齿轮A572，齿轮A572轮轴的外部固定套接有棘轮573，棘轮573的下方设置有与其配合使用的棘爪574，棘爪574安装在其中一个固定板内侧，棘爪574靠近齿轮A572的一侧固定连接有圆销575，的内部滑动连接有与圆销575配合使用的T形杆576，T形杆576由一个方形板和固定连接在方形板底部一端的方形杆组成，且T形杆576中的方形板在圆销575的上方，T形杆576的底部一端固定连接有T形拨块578，底座51的内部设置有与T形拨块578配合使用的空槽，T形拨块578的顶部一端固定连接有拉簧579，拉簧579的顶部一端与空槽内壁固定连接，且拉簧579活动套接在T形杆576外部；

自动装配机构6包括装配架61，装配架61由三个支撑杆和分别固定在三个支撑杆两端的顶板和底板组成，装配架61底板顶部固定安装有步进电机62，步进电机62的输出轴一端固定连接有装配台63，装配台63上设置有三个豁槽64和三个与装配基座5配合使用的工位，且三个工位分别与三个豁槽64一一对应设置，三个工位包括上料工位65、装配工位66和下料工位67，装配基座5与三个工位之间均通过安装机构68固定连接；

安装机构68包括转动连接在豁槽64内部的转轴681，三个转轴681的一端均固定连接有限位块682，底座51的底部一端均固定连接有安装座683，且安装座683由一个开设有插槽的方形块和固定连接在方形块底部原的圆盘组成，安装座683上的插槽与转轴681和限位块682相适配，装配台63的表面均匀设置有三个通槽，且三个通槽与三个转轴681一一对应设置，三个转轴681远离限位块682的一端均延伸至通槽的内部并固定连接有拨环684，拨环684由一个固定套接在转轴681外部的圆环和设置在圆环外侧的一侧凸起组成，拨环684靠近限位块682的一侧固定连接有扭簧685，扭簧685远离拨环684的一侧与通槽内壁固定连接；

装配架61顶板的底部一端固定连接有中心柱69，中心柱69与上料工位65和下料工位67相对的一侧均固定连接有与拨环684配合使用的抵触块70，抵触块70由一个固定连接在中心柱69外侧的延长板和固定连接在延长板底部一端带有斜面的凸块组成，中心柱69与下料工位67相对的一侧固定连接有电动伸缩杆71，电动伸缩杆71远离中心柱69的一侧固定连接有与装配基座5配合使用的推块72，上料工位65上方设置有液压杆73，液压杆73固定安装在装配架61顶板的底部一端，液压杆73的输出轴一端固定连接有与同步带轮2配合使用的压管74，压管74由一个圆管和固定连接在圆管外侧的圆环组成；

当需要将同步带轮2和磨轮本体1装配到一起时，可以将一个装配基座5放到上料工位65上，放的时候，只需将装配基座5底部一端的安装座683插入上料工位65对应的豁槽64内，并使该豁槽64内的限位块682和转轴681穿过安装座683上的插槽即可；

然后再将磨轮本体1套在定位环55外，使磨轮本体1内侧的凹槽与定位环55外侧的多个定位块90一一对应并使其底部与底座51顶部一端的凹槽贴合，接着，可以将在液氮中浸泡1-5min的同步带轮2放到定位杆56的外部，使其底部一端与磨轮本体1的顶面贴合；

接着打开步进电机62，通过步进电机62带动装配台63逆时针转动，使得装配台63将上料工位65转动至装配工位66，以使得上料工位65上通过上述操作摆放的磨轮本体1和同步带轮2被转动至装配工位66的位置，此时，步进电机62停止转动，液压杆73开启并推动压管74下移，使得压管74与同步带轮2抵触并推动同步带轮2下移，以使得同步带轮2被推进磨轮本体1内，从而完成同步带轮2和磨轮本体1的装配，结束后，液压杆73收缩并带动压管74上移复位；

在上述装配工位66进行装配的同时，工作人员可以继续通过上述操作向上料工位65上放入装配基座5以及待装配的磨轮本体1和同步带轮2，当装配工位66通过上述操作完成装配后，步进电机62再次带动装配台63逆时针转动，使得装配工位66上装配完成的磨轮被转动至下料工位67，而上料工位65上的磨轮被转动至装配工位66上，此时，工作人员可以将下料工位67上的装配体以及装配基座5整体取下，静待同步带轮2回温，而装配工位66则继续重复上述操作，将同步带轮2与磨轮本体1装配到一起，依次往复，流水线式完成磨轮本体1和同步带轮2的装配；

在上述装配台63转动的时，当其中两个豁槽64转动至上料工位65和下料工位67时，中心柱69外侧的两个抵触块70分别在装配台63转动的过程中，与其中两个拨环684外侧的凸起抵触，并将拨环684外侧的凸起从豁槽64的一侧拨动至另一侧，此时，拨环684通过转轴681带动限位块682转动，使得限位块682转动至与装配架61中底板平行的状态，以使得扭簧685蓄力，此时，上料工位65和下料工位67上的限位块682与安装座683上插槽的位置重合，工作人员可以直接通过装配基座5将安装座683推入上料工位65的豁槽64内，而当通过上述操作完成同步带轮2与磨轮本体1的装配后的装配件被转动至下料工位67时，电动伸缩杆71伸展，并推动下料工位67上的装配基座5向豁槽64的外部移动，将装配基座5底部的安装座683从限位块682和转轴681上取下，实现装配件的自动下料，提高自动装配机构6的自动化程度；

在使用该自动装配机构6前，可以在下料工位67的位置设置自动输送设备，当通过上述操作将装配件从下料工位67上推下时，可以直接推送到自动输送设备上，并通过自动输送设备将装配件进行输送，在输送的过程中使同步带轮2回温，提高自动装配机构6的装配效率；

当上述两个拨环684从两个抵触块70下方转出时，两个拨环684分别在两个扭簧685的复位作用下反向转动，并通过转轴681带动限位块682同步转动，使得限位块682转动至与装配架61中底板垂直的状态，此时，限位块682与安装座683上的插槽同样垂直，从而利用限位块682将安装座683固定在豁槽64内，进而将装配基座5在向装配工位66转动的过程中进行固定，提高同步带轮2和磨轮本体1在随着装配台63转动过程中的稳定性；

在上述在装配工位66上将同步带轮2推入磨轮本体1的同时，同步带轮2通过定位环55推动底盘53同步下移并挤压第一弹簧52，使得底盘53推动齿板571同步下移，并通过齿板571与齿轮A572间的啮合作用，在下移的同时带动齿轮A572转动，以使得齿轮A572带动棘轮573同步转动，使得棘轮573正转，此时，棘爪574在棘轮573的外部滑动，当同步带轮2被推到磨轮本体1内合适的位置时，底盘53停在底座51内的任意位置，此时，齿板571停止移动，齿轮A572和棘轮573停止转动，棘爪574则伸入棘轮573的齿牙之间，将棘轮573进行限制固定，从而避免底盘53在第一弹簧52的复位作用下上移，防止同步带轮2在未回温的状态下，被底盘53通过定位环55推出磨轮本体1，提高同步带轮2回温过程中在磨轮本体1中的稳定性；

当同步带轮2回温后，可以向下推动T形拨块578，使得T形拨块578带动T形杆576同步下移并拉伸拉簧579，以使得T形杆576与圆销575抵触并推动圆销575下移，从而通过圆销575带动棘爪574从棘轮573齿牙中转出，以解除棘爪574对棘轮573的限制固定作用，此时，底盘53在第一弹簧52的复位作用下推动定位环55上移，使得定位环55推动同步带轮2同步上移，而回温后的同步带轮2通过与磨轮本体1之间的过盈配合，带动磨轮本体1同步上移，至此，即可将装配完成的磨轮从装配基座5上取下；

本发明通过设有装配基座5和自动装配机构6，使得磨轮本体1和同步带轮2的装配工作能够形成一个流水线，且装配过程更加简单，不仅能有效提高装配的效率，而且装配过程自动化程度较高，能够有效减少人力的使用，能有效降低磨轮装配的时间成本和人力成本；通过设有临时限位机构57和安装机构68，能够有效提高装配件在移动过程中的稳定性，提高同步带轮2与磨轮本体1的装配质量；另外，自动装配机构6可以与输送设备配合使用，可以提高自动装配机构6的使用灵活性，进一步提高装配的整体效率。

如图1-图13所示，上料工位65与装配工位66之间设置有能够将同步带轮2与磨轮本体1对齐的自动调整机构8；

自动调整机构8包括固定连接在装配架61中支撑杆内侧的弧形板81，且弧形板81设置在装配工位66与上料工位65之间，弧形板81的内侧固定连接有多个与同步带轮2配合使用的橡胶拨条82；

装配台63的顶部一端固定连接有锥齿环83，且锥齿环83设置在三个工位内侧，中心柱69与弧形板81相对的一侧转动连接有与锥齿环83啮合的锥齿轮84，中心柱69的表面设置有与锥齿轮84配合使用的平面，锥齿轮84轮轴的中间部分设置有U形板85，U形板85由两个固定连接在锥齿轮84轮轴上的板子和固定连接在两个板子之间的滑块，U形块中的圆杆外部滑动套接有方形框86，中心柱69与弧形板81相对的一侧固定连接有连接板87，连接板87的内部滑动连接有T形板88，T形板88由一个方形杆和固定连接在方形杆底部一端的方形板组成，T形板88中的方形杆滑动连接在连接板87内部，没T形板88与方形框86之间共同固定连接有一个连接杆89，T形板88靠近弧形板81一侧的底部一端设置有两个定位块90，两个定位块90的横截面形状均为T形，两个定位块90之间共同滑动连接有同一个压板91，且压板91由两个弧形片和固定连接在两个弧形片顶部一端的弧形顶板组成，压板91中弧形顶板的两侧均设置有与定位块90配合使用的T形槽，压板91的顶部一端固定连接有第二弹簧92，第二弹簧92的顶部一端与T形板88固定连接；

在上述将上料工位65上待装配的同步带轮2和磨轮本体1向装配工位66的位置转动时，同步带轮2转动至两个工位之间的位置时，弧形块内侧的多个橡胶拨条82与同步带轮2外侧的凸起抵触，并在同步带轮2转动的过程中，通过与其外侧凸起之间的抵触作用带动同步带轮2在定位杆56的外部转动，使同步带轮2外侧的凸起与磨轮本体1内侧的凹槽自动对齐；

同时，当装配台63转动时，带动锥齿环83同步转动，并通过锥齿环83与锥齿轮84之间的啮合作用带动锥齿轮84转动，使得锥齿轮84带动U形板85转动，以使得U形板85中的滑块在方形框86的内部滑动，并通过方形框86以及连接杆89带动T形板88在连接板87的内部上下移动，这时，T形板88通过两个定位块90带动压板91同步上下移动，使得压板91在多个橡胶拨条82拨动同步带轮2转动的同时，向下连续不断的锤击同步带轮2，在同步带轮2被拨动至外侧凸条与磨轮内侧凹槽对齐的位置时，将其推入磨轮内，为后续装配做准备；

在上述压板91连续不断敲击同步带轮2时，若同步带轮2未与磨轮本体1对齐，此时，同步带轮2位于磨轮本体1上方，难以被向下推，压板91则在同步带轮2的抵触作用下在两个定位块90之间上滑并挤压第二弹簧92，从而避免压板91与同步带轮2之间发生刚性碰撞，损坏同步带轮2；若同步带轮2已经与磨轮本体1对齐，此时，同步带轮2在压板91的连续锤击下，被预推入磨轮本体1一定的深度；

本发明通过设有自动调整机构8，可以在流水线式装配的同时，实现同步带轮2与磨轮本体1的自动对齐，能够进一步提高自动装配机构6的自动化程度，进一步提高自动装配机构6的装配效率。

尽管参照前述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精神和范围。

Claims (9)

1.一种小模数齿轮磨削用成型磨轮，包括磨轮本体(1)和同步带轮(2)，其特征在于：所述磨轮本体(1)外圆设置有与齿形匹配的CBN磨料层(3)，所述磨轮本体(1)的两侧均设置有减重凹台(4)，所述同步带轮(2)设置在磨轮本体(1)的内侧，所述磨轮本体(1)的内侧设置有多个与同步带轮(2)表面凸条配合使用的凹槽。

2.一种权利要求1所述的小模数齿轮磨削用成型磨轮的加工方法，其特征在于：包括以下步骤：

S1:磨轮本体(1)采用轴承钢、35CrMoV等钢材，经过探伤确保无裂纹和砂眼等缺陷,热处理硬度为HRC50-55HRC，时效处理去除材料内应力，保证后续加工不因内应力而产生轻微变形影响工件精度；

S2:半精车磨轮本体(1)后在高精度磨床上加工磨轮本体(1)两平面和内孔，两端面平行度要求≤0.002mm，粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔的粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔圆度≤0.003mm；

S3:半精车磨轮带轮胚料后在高精度数控车床上精车台阶圆和垂直面，台阶圆粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔圆度≤0.003mm，垂直面平面度≤0.002mm，与台阶圆垂直度≤0.002mm；

S4:使用插齿机或电火花、滚齿等方式机加工出同步带轮(2)的齿形；

S5:通过使用冷装法将带轮放入液氮中浸泡1-5min，取出后使用装配基座(5)和自动装配机构(6)迅速将同步带轮(2)压入磨轮本体(1)以减小装配后产生的应力变形；

S6:将紧配后的组合体在高精密坐标磨磨床上精磨外端面和同步带轮(2)基准面，要求内孔的粗糙度Ra值≤0.4微米，内孔圆度≤0.003mm，内孔两端面平行度≤0.002mm；

S7:将精加工过的组合体在高精度数控车床或曲线磨床上精加工磨轮本体(1)轮廓及两端面和台阶，磨轮轮廓<0.0015mm、端面跳动<0.001mm,径跳<0.001mm，客户安装使用时端面部分校表检验磨轮的跳动情况，用轮廓仪或三坐标检测仪来检测磨轮本体(1)外圆轮廓；

S8:采用电镀原理通过金属结合剂在基体表面的沉积，采用仿形型腔模具，把CBN磨料均匀固结在基体外圆轮廓上，磨轮选用高强度耐冲击的CBN磨料，经过精细筛选，选取合适尺寸范围内的磨料使用，镀后CBN颗粒的埋入率控制在30-60％之间；

S9:电镀后的磨轮在高精密磨床上装夹校正，保证径跳<0.001mm,端跳<0.001mm，以＞500r/min的转速磨削仿形样块，用三坐标检测仪和轮廓仪来检测样块轮廓，如有偏差则需对磨轮局部修整，直至轮廓精度达到图纸要求轮廓度<0.0015mm，且通过控制修整量来改善磨削效果和寿命。

3.根据权利要求2所述的一种小模数齿轮磨削用成型磨轮加工用设备，其特征在于：所述装配基座(5)包括底座(51)，所述底座(51)的内部设置有第一弹簧(52)，所述第一弹簧(52)的顶部一端固定连接有带有四个豁口底盘(53)，所述底座(51)的顶部一端的内侧设置有四个与豁口配合使用的凸板(54)，所述底座(51)的顶部一端设置有与减重凹台(4)配合使用的凹陷，所述底盘(53)的顶部一端固定连接有定位环(55)，所述定位环(55)由一个圆柱和均匀设置在圆柱外侧的多个定位块(90)组成，且多个定位块(90)与磨轮本体(1)内侧的多个凹槽数量相同，所述定位环(55)的切面形状为倒放的漏斗形，所述定位环(55)的顶部一端固定连接有与同步带轮(2)配合使用的定位杆(56)，且定位杆(56)的直径略小于冷缩后的同步带轮(2)内直径。

4.根据权利要求3所述的一种小模数齿轮磨削用成型磨轮加工用设备，其特征在于：所述装配基座(5)的内部设置有能够防止装配后的同步带轮(2)移位的临时限位机构(57)；

所述临时限位机构(57)包括固定连接在底盘(53)底部一端的齿板(571)，所述底座(51)的内部通过两个固定板转动有与齿板(571)啮合的齿轮A(572)，所述齿轮A(572)轮轴的外部固定套接有棘轮(573)，所述棘轮(573)的下方设置有与其配合使用的棘爪(574)，所述棘爪(574)安装在其中一个固定板内侧，所述棘爪(574)靠近齿轮A(572)的一侧固定连接有圆销(575)，所述的内部滑动连接有与圆销(575)配合使用的T形杆(576)，所述T形杆(576)由一个方形板和固定连接在方形板底部一端的方形杆组成，且T形杆(576)中的方形板在圆销(575)的上方，所述T形杆(576)的底部一端固定连接有T形拨块(578)，所述底座(51)的内部设置有与T形拨块(578)配合使用的空槽，所述T形拨块(578)的顶部一端固定连接有拉簧(579)，所述拉簧(579)的顶部一端与空槽内壁固定连接，且拉簧(579)活动套接在T形杆(576)外部。

5.根据权利要求4所述的一种小模数齿轮磨削用成型磨轮加工用设备，其特征在于：所述自动装配机构(6)包括装配架(61)，所述装配架(61)由三个支撑杆和分别固定在三个支撑杆两端的顶板和底板组成，所述装配架(61)底板顶部固定安装有步进电机(62)，所述步进电机(62)的输出轴一端固定连接有装配台(63)，所述装配台(63)上设置有三个豁槽(64)和三个与装配基座(5)配合使用的工位，且三个工位分别与三个豁槽(64)一一对应设置，三个所述工位包括上料工位(65)、装配工位(66)和下料工位(67)，所述装配基座(5)与三个工位之间均通过安装机构(68)固定连接。

6.根据权利要求5所述的一种小模数齿轮磨削用成型磨轮加工用设备，其特征在于：所述安装机构(68)包括转动连接在豁槽(64)内部的转轴(681)，三个所述转轴(681)的一端均固定连接有限位块(682)，所述底座(51)的底部一端均固定连接有安装座(683)，且安装座(683)由一个开设有插槽的方形块和固定连接在方形块底部原的圆盘组成，所述安装座(683)上的插槽与转轴(681)和限位块(682)相适配，所述装配台(63)的表面均匀设置有三个通槽，且三个通槽与三个转轴(681)一一对应设置，三个所述转轴(681)远离限位块(682)的一端均延伸至通槽的内部并固定连接有拨环(684)，所述拨环(684)由一个固定套接在转轴(681)外部的圆环和设置在圆环外侧的一侧凸起组成，所述拨环(684)靠近限位块(682)的一侧固定连接有扭簧(685)，所述扭簧(685)远离拨环(684)的一侧与通槽内壁固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种小模数齿轮磨削用成型磨轮加工用设备，其特征在于：所述装配架(61)顶板的底部一端固定连接有中心柱(69)，所述中心柱(69)与上料工位(65)和下料工位(67)相对的一侧均固定连接有与拨环(684)配合使用的抵触块(70)，所述抵触块(70)由一个固定连接在中心柱(69)外侧的延长板和固定连接在延长板底部一端带有斜面的凸块组成，所述中心柱(69)与下料工位(67)相对的一侧固定连接有电动伸缩杆(71)，所述电动伸缩杆(71)远离中心柱(69)的一侧固定连接有与装配基座(5)配合使用的推块(72)，所述上料工位(65)上方设置有液压杆(73)，所述液压杆(73)固定安装在装配架(61)顶板的底部一端，所述液压杆(73)的输出轴一端固定连接有与同步带轮(2)配合使用的压管(74)，所述压管(74)由一个圆管和固定连接在圆管外侧的圆环组成。

8.根据权利要求7所述的一种小模数齿轮磨削用成型磨轮加工用设备，其特征在于：所述上料工位(65)与装配工位(66)之间设置有能够将同步带轮(2)与磨轮本体(1)对齐的自动调整机构(8)；

所述自动调整机构(8)包括固定连接在装配架(61)中支撑杆内侧的弧形板(81)，且弧形板(81)设置在装配工位(66)与上料工位(65)之间，所述弧形板(81)的内侧固定连接有多个与同步带轮(2)配合使用的橡胶拨条(82)。

9.根据权利要求8所述的一种小模数齿轮磨削用成型磨轮加工用设备，其特征在于：所述装配台(63)的顶部一端固定连接有锥齿环(83)，且锥齿环(83)设置在三个工位内侧，所述中心柱(69)与弧形板(81)相对的一侧转动连接有与锥齿环(83)啮合的锥齿轮(84)，所述中心柱(69)的表面设置有与锥齿轮(84)配合使用的平面，所述锥齿轮(84)轮轴的中间部分设置有U形板(85)，所述U形板(85)由两个固定连接在锥齿轮(84)轮轴上的板子和固定连接在两个板子之间的滑块，所述U形块中的圆杆外部滑动套接有方形框(86)，所述中心柱(69)与弧形板(81)相对的一侧固定连接有连接板(87)，所述连接板(87)的内部滑动连接有T形板(88)，所述T形板(88)由一个方形杆和固定连接在方形杆底部一端的方形板组成，所述T形板(88)中的方形杆滑动连接在连接板(87)内部，没所述T形板(88)与方形框(86)之间共同固定连接有一个连接杆(89)，所述T形板(88)靠近弧形板(81)一侧的底部一端设置有两个定位块(90)，两个所述定位块(90)的横截面形状均为T形，两个所述定位块(90)之间共同滑动连接有同一个压板(91)，且压板(91)由两个弧形片和固定连接在两个弧形片顶部一端的弧形顶板组成，所述压板(91)中弧形顶板的两侧均设置有与定位块(90)配合使用的T形槽，所述压板(91)的顶部一端固定连接有第二弹簧(92)，所述第二弹簧(92)的顶部一端与T形板(88)固定连接。

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