CN117532489A - 一种轴齿类零件精密磨抛装置及磨抛方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种轴齿类零件精密磨抛装置及磨抛方法，涉及精密零件加工领域。一种轴齿类零件精密磨抛装置，包括料箱和气液增压缸，所述料箱的内侧底端中部固定连接有中盒，所述中盒的内中部固定连接有振动电机，所述料箱的顶端设置有安装架，所述安装架的一侧固定连接有升降机构，所述安装架的内壁中部设置有内沿，所述内沿的内部转动连接有主轴箱。通过将高速研磨剂和磨料组成混合研磨介质置于料箱中，在振动电机的驱动下进行径向翻滚运动，盖上安装架，使工件浸入到混合研磨介质中，公自转运动及翻滚运动，使混合研磨介质与工件形成复杂的相对颗粒流场；再通过化学机械磨抛，实现金属表面高速平坦化。
Description
技术领域
本发明涉及精密零件加工技术领域，具体为一种轴齿类零件精密磨抛装置及磨抛方法。
背景技术
磨抛装置是通过研磨介质对零部件进行表面处理的装置。
相关研究表明，磨削表面Ra≤0.18可有效控制次表层点蚀微点蚀问题，同时纹理状态Str值会对表面接触疲劳强度产生一定的影响；较好的表面完整性可以提高装备的传动效率和可靠性，随着碳达峰目标的确定，传动机构减重设计、可靠性设计和更高传动效率的目标，更高转速NVH等问题，对轴齿类零件表面完整性Ra/Rz、残余应力、纹理状态Str、棱边倒圆、清洁度等提出新的要求，表面质量逐渐从粗糙度Ra0.4-0.8提升到Ra0.0.2区间，甚至Ra0.1以下。
前较经济的珩磨和磨齿工艺普遍可以达到Ra0.2-0.4级别，加工后表面纹理状态Str值较低；但面对小模数、谐波齿、圆柱齿和更高精度的产品需求时较为困难，成本代价较高，针对Ra0.4-0.8基础的7、8级精度轴齿类零件，可采用旋流式颗粒流场和基于磨具磨削力为主的传统滚磨磨抛工艺方式，达到Ra0.18-0.3之间，具有加工效率高，技术成熟的特点，但该方式存在以下问题：
旋流式颗粒流场使磨抛块在离心力的作用下，颗粒流场径向流通变差，在冲击工件后形成趋向料箱筒壁边缘的致密层和后方沟壑，造成研磨介质在颗粒流场径向上的压力及各向异性指标断崖式下降；径向流通差导致对轴齿类零件加工时出现从齿顶圆到齿根圆研磨能力急剧衰减的情况，从而产生研磨去除量不均匀破坏齿形的情况，无法对轴齿类零件的精密加工。
基于磨具磨削力为主的加工原理，平坦度提升能力较差，在高速高压工况下，较大单质量的磨抛块极易使轴齿类零件表面产生因组织材料滑移形成的橘纹，即所谓P型纹理，破坏表面平坦度，阻碍表面质量的进一步提升；同时会出现的表面摩擦系数降低后磨具内的磨料刃口“吃刀”不足而引起的研磨效率衰减问题，该工艺方法只能通过更粗更高磨削力的磨抛块或更长的加工时间去除更多的材料突破平坦度瓶颈达到较好的表面状态。
综上两个特点，不均匀的加工装置和依赖材料去除提升表面状态的工艺，无法适用高精度轴齿类零件表面完整性加工需求。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种轴齿类零件精密磨抛装置及磨抛方法，解决了目前不均匀的加工装置和依赖材料去除提升表面状态的工艺原理，无法适用高精度轴齿类零件表面完整性加工需求的问题。
(二)技术方案
为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种轴齿类零件精密磨抛装置，包括料箱和气液增压缸，所述料箱的内侧底端中部固定连接有中盒，所述中盒的内中部固定连接有振动电机，所述料箱的顶端设置有安装架，所述安装架的一侧固定连接有升降机构，所述安装架的内壁中部设置有内沿，所述内沿的内部转动连接有主轴箱，所述主轴箱的顶端中部固定连接有公转从动齿轮，所述主轴箱的中部转动连接有自转主动齿轮，所述主轴箱的内部四周等距设置有若干个自转从动齿轮，所述自转从动齿轮的中部均固定连接在空心主轴的外中部，所述空心主轴的上下端均贯穿主轴箱，所述空心主轴的内侧中上部均设置有空腔，所述空心主轴的底端均设置有插口槽，所述插口槽均与对应的空腔连通，所述空腔内均设置有中心杆，所述中心杆的上端均贯穿对应的空心主轴，所述中心杆的底端均贯穿对应的空腔的底端并延伸至插口槽与卡爪的顶端固定连接，所述空腔内均设置有第二弹簧，且第二弹簧均套设在对应的中心杆上，所述第二弹簧的顶端均设置有挡片，所述挡片的中部均与对应的中心杆固定连接，所述卡爪内均设置有刀柄，所述刀柄的底端均固定连接在工装杆的顶端，所述安装架的顶端中部固定连接有自转电机减速机，所述自转电机减速机的转轴依次贯穿安装架和公转从动齿轮的中部并与自转主动齿轮的中部固定连接，所述安装架的中部一侧固定连接有公转电机减速机，所述公转电机减速机的转轴贯穿安装架并固定连接在公转主动齿轮的中部。
优选的，所述料箱的底端中部固定连接在第一弹簧的一端，所述第一弹簧的另一端固定连接在底座的顶端中部。
优选的，所述工装杆的底端固定连接在托片的中部，所述托片上设置有轴齿类工件，所述卡爪为外张力卡爪。
优选的，所述气液增压缸的杆体末端与中心杆的顶端均固定连接有压片，所述气液增压缸的输出端位于中心杆的公转路径上。
优选的，所述自转从动齿轮均与自转主动齿轮啮合连接，所述公转主动齿轮与公转从动齿轮啮合连接。
优选的，所述料箱的内部设置有混合研磨介质，所述混合研磨介质由高速研磨剂和磨料组成，所述工装杆的底端均延伸至混合研磨介质中。
优选的，一种轴齿类零件精密磨抛装置的磨抛方法，轴齿类工件套在工装杆上，刀柄通过卡爪和第二弹簧拉紧安装在插口槽内，轴齿类工件在自转电机减速机、自转主动齿轮的传动下做自转运动，公转电机减速机、公转主动齿轮、主轴箱带动轴齿类工件做公转运动，料箱内装满颗粒磨具和研磨剂的混合研磨介质，在振动电机的驱动下进行径向翻滚运动，盖上安装架，轴齿类工件浸入到混合研磨介质中，公自转运动及翻滚运动，使混合研磨介质与轴齿类工件形成复杂的相对颗粒流场，实现轴齿类工件表面的高速平坦化，气液增压缸安装在中心杆的公转路径上，可中心杆的压片进行按压，使卡爪松开刀柄，从而实现刀柄、工装杆和轴齿类工件的快速装卸。
(三)有益效果
本发明提供了一种轴齿类零件精密磨抛装置及磨抛方法。具备以下有益效果：
1、本发明通过将轴齿类工件套在工装杆上，刀柄通过卡爪和第二弹簧拉紧安装在插口槽内，轴齿类工件在自转电机减速机、自转主动齿轮的传动下做自转运动，公转电机减速机、公转主动齿轮、主轴箱带动轴齿类工件做公转运动，料箱内装满颗粒磨具和研磨剂的混合研磨介质，在振动电机的驱动下进行径向翻滚运动，盖上安装架，轴齿类工件浸入到混合研磨介质中，公自转运动及翻滚运动，使混合研磨介质与工件形成复杂的相对颗粒流场，实现轴齿类工件表面的高速平坦化，翻滚运动使混合介质处于均匀和相对松散的状态，具有更强的流通性和可达性，保证了加工工况的均匀性，以此适应高精度轴齿类零件表面完整性的加工需求。
2、本发明通过将高速研磨剂和磨料组成混合研磨介质，高速研磨剂中的混合酸和胺基等侵蚀剂对轴齿类零件表面微量侵蚀，可在金属部件表层形成微观松散的氧化膜，复合磨料和研磨剂中的微粉优先去除高点氧化膜，裸露活跃的金属本体，从而进一步加速侵蚀剂对高点的侵蚀，通过机械与化学作用的平衡，实现金属表面高速平坦化。
附图说明
图1为本发明的整体剖面结构示意图；
图2为本发明的空心主轴内部结构示意图。
其中，1、气液增压缸；2、公转从动齿轮；3、自转电机减速机；4、公转电机减速机；5、公转主动齿轮；6、自转主动齿轮；7、自转从动齿轮；8、主轴箱；9、刀柄；10、工装杆；11、料箱；12、第一弹簧；13、轴齿类工件；14、混合研磨介质；15、振动电机；16、卡爪；17、空心主轴；18、第二弹簧；19、中心杆；20、中盒；21、托片；22、安装架；23、插口槽；24、内沿；25、底座；26、空腔；27、挡片；28、压片；29、升降机构。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅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：
如图1-2所示，本发明实施例提供一种轴齿类零件精密磨抛装置，包括料箱11和气液增压缸1，料箱11的内侧底端中部固定连接有中盒20，中盒20的内中部固定连接有振动电机15，料箱11的顶端设置有安装架22，安装架22的一侧固定连接有升降机构29，安装架22的内壁中部设置有内沿24，内沿24的内部转动连接有主轴箱8，主轴箱8的顶端中部固定连接有公转从动齿轮2，主轴箱8的中部转动连接有自转主动齿轮6，主轴箱8的内部四周等距设置有若干个自转从动齿轮7，自转从动齿轮7的中部均固定连接在空心主轴17的外中部，空心主轴17的上下端均贯穿主轴箱8，空心主轴17的内侧中上部均设置有空腔26，空心主轴17的底端均设置有插口槽23，插口槽23均与对应的空腔26连通，空腔26内均设置有中心杆19，中心杆19的上端均贯穿对应的空心主轴17，中心杆19的底端均贯穿对应的空腔26的底端并延伸至插口槽23与卡爪16的顶端固定连接，空腔26内均设置有第二弹簧18，且第二弹簧18均套设在对应的中心杆19上，第二弹簧18的顶端均设置有挡片27，挡片27的中部均与对应的中心杆19固定连接，卡爪16内均设置有刀柄9，刀柄9的底端均固定连接在工装杆10的顶端，安装架22的顶端中部固定连接有自转电机减速机3，自转电机减速机3的转轴依次贯穿安装架22和公转从动齿轮2的中部并与自转主动齿轮6的中部固定连接，安装架22的中部一侧固定连接有公转电机减速机4，公转电机减速机4的转轴贯穿安装架22并固定连接在公转主动齿轮5的中部。
料箱11的底端中部固定连接在第一弹簧12的一端，第一弹簧12的另一端固定连接在底座25的顶端中部。
工装杆10的底端固定连接在托片21的中部，托片21上设置有轴齿类工件13，卡爪16为外张力16卡爪。
气液增压缸1的杆体末端与中心杆19的顶端均固定连接有压片28，气液增压缸1的输出端位于中心杆19的公转路径上。
自转从动齿轮7均与自转主动齿轮6啮合连接，公转主动齿轮5与公转从动齿轮2啮合连接。
料箱11的内部设置有混合研磨介质14，混合研磨介质14由高速研磨剂和磨料组成，工装杆10的底端均延伸至混合研磨介质14中。
高速研磨剂采用具有较好侵蚀性能、浸润性能、挤压性能、研磨性能和防锈性能的高速研磨剂，根据工艺需求不同，可以使用主要成分为含复合酸的水磨研磨剂或含复合磨料微粉、润滑剂、侵蚀剂、光亮剂、分散剂、溶剂等的干磨研磨剂，PH＝2左右，复合磨料采用类圆度0.75以上不规则小颗粒，类圆直径＜1/3模数，根据工艺需求不同，可以使用主要成分为刚玉粉和氧化硅粉复合磨料、氧化铝陶瓷复合结合剂的烧成不规则颗粒磨料，或以主要成分为氧化铝粉和氧化硅微粉复合磨料、以PP、TPU等树脂复合结合剂的固结小颗粒磨料，或植物组织破碎筛分修型后的有机磨料。
加工时在高速研磨剂中的混合酸和胺基等侵蚀剂对轴齿类零件表面微量侵蚀，可在金属部件表层形成微观松散的氧化膜，小颗粒磨料和研磨剂中的微粉优先去除高点氧化膜，裸露活跃的金属本体，从而进一步加速侵蚀剂对高点的侵蚀；通过机械与化学作用的平衡，实现金属表面高速平坦化，翻滚运动使混合介质处于均匀和相对松散的状态，具有更强的流通性和可达性，保证了加工工况的均匀性。
一种轴齿类零件精密磨抛装置的磨抛方法：轴齿类工件13套在工装杆10上，刀柄9通过卡爪16和第二弹簧18拉紧安装在插口槽23内，轴齿类工件13在自转电机减速机3、自转主动齿轮6的传动下做自转运动，公自转比无极可调，以应对不同参数的轴齿类工件13工况需求，公转电机减速机4、公转主动齿轮5、主轴箱8带动轴齿类工件13做公转运动，料箱11内装满颗粒磨具和研磨剂的混合研磨介质14，在振动电机15的驱动下进行径向翻滚运动，盖上安装架22，轴齿类工件13浸入到混合研磨介质14中，公自转运动及翻滚运动，使混合研磨介质14与轴齿类工件13形成复杂的相对颗粒流场，实现轴齿类工件13表面的高速平坦化，以此适应高精度轴齿类零件表面完整性的加工需求，气液增压缸1安装在中心杆19的公转路径上，可中心杆19的压片28进行按压，使卡爪16松开刀柄9，从而实现刀柄9、工装杆10和轴齿类工件13的快速装卸。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (7)
1.一种轴齿类零件精密磨抛装置，包括料箱(11)和气液增压缸(1)，其特征在于：所述料箱(11)的内侧底端中部固定连接有中盒(20)，所述中盒(20)的内中部固定连接有振动电机(15)，所述料箱(11)的顶端设置有安装架(22)，所述安装架(22)的一侧固定连接有升降机构(29)，所述安装架(22)的内壁中部设置有内沿(24)，所述内沿(24)的内部转动连接有主轴箱(8)，所述主轴箱(8)的顶端中部固定连接有公转从动齿轮(2)，所述主轴箱(8)的中部转动连接有自转主动齿轮(6)，所述主轴箱(8)的内部四周等距设置有若干个自转从动齿轮(7)，所述自转从动齿轮(7)的中部均固定连接在空心主轴(17)的外中部，所述空心主轴(17)的上下端均贯穿主轴箱(8)，所述空心主轴(17)的内侧中上部均设置有空腔(26)，所述空心主轴(17)的底端均设置有插口槽(23)，所述插口槽(23)均与对应的空腔(26)连通，所述空腔(26)内均设置有中心杆(19)，所述中心杆(19)的上端均贯穿对应的空心主轴(17)，所述中心杆(19)的底端均贯穿对应的空腔(26)的底端并延伸至插口槽(23)与卡爪(16)的顶端固定连接，所述空腔(26)内均设置有第二弹簧(18)，且第二弹簧(18)均套设在对应的中心杆(19)上，所述第二弹簧(18)的顶端均设置有挡片(27)，所述挡片(27)的中部均与对应的中心杆(19)固定连接，所述卡爪(16)内均设置有刀柄(9)，所述刀柄(9)的底端均固定连接在工装杆(10)的顶端，所述安装架(22)的顶端中部固定连接有自转电机减速机(3)，所述自转电机减速机(3)的转轴依次贯穿安装架(22)和公转从动齿轮(2)的中部并与自转主动齿轮(6)的中部固定连接，所述安装架(22)的中部一侧固定连接有公转电机减速机(4)，所述公转电机减速机(4)的转轴贯穿安装架(22)并固定连接在公转主动齿轮(5)的中部。
2.根据权利要求1所述的一种轴齿类零件精密磨抛装置，其特征在于：所述料箱(11)的底端中部固定连接在第一弹簧(12)的一端，所述第一弹簧(12)的另一端固定连接在底座(25)的顶端中部。
3.根据权利要求1所述的一种轴齿类零件精密磨抛装置，其特征在于：所述工装杆(10)的底端固定连接在托片(21)的中部，所述托片(21)上设置有轴齿类工件(13)，所述卡爪(16)为外张力(16)卡爪。
4.根据权利要求1所述的一种轴齿类零件精密磨抛装置，其特征在于：所述气液增压缸(1)的杆体末端与中心杆(19)的顶端均固定连接有压片(28)，所述气液增压缸(1)的输出端位于中心杆(19)的公转路径上。
5.根据权利要求1所述的一种轴齿类零件精密磨抛装置，其特征在于：所述自转从动齿轮(7)均与自转主动齿轮(6)啮合连接，所述公转主动齿轮(5)与公转从动齿轮(2)啮合连接。
6.根据权利要求1所述的一种轴齿类零件精密磨抛装置，其特征在于：所述料箱(11)的内部设置有混合研磨介质(14)，所述混合研磨介质(14)由高速研磨剂和磨料组成，所述工装杆(10)的底端均延伸至混合研磨介质(14)中。
7.一种轴齿类零件精密磨抛装置的磨抛方法，其特征在于：轴齿类工件(13)套在工装杆(10)上，刀柄(9)通过卡爪(16)和第二弹簧(18)拉紧安装在插口槽(23)内，轴齿类工件(13)在自转电机减速机(3)、自转主动齿轮(6)的传动下做自转运动，公转电机减速机(4)、公转主动齿轮(5)、主轴箱(8)带动轴齿类工件(13)做公转运动，料箱(11)内装满颗粒磨具和研磨剂的混合研磨介质(14)，在振动电机(15)的驱动下进行径向翻滚运动，盖上安装架(22)，轴齿类工件(13)浸入到混合研磨介质(14)中，公自转运动及翻滚运动，使混合研磨介质(14)与轴齿类工件(13)形成复杂的相对颗粒流场，实现轴齿类工件(13)表面的高速平坦化，气液增压缸(1)安装在中心杆(19)的公转路径上，可中心杆(19)的压片(28)进行按压，使卡爪(16)松开刀柄(9)，从而实现刀柄(9)、工装杆(10)和轴齿类工件(13)的快速装卸。
Priority Applications (1)
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| CN202210924306.0A CN117532489A (zh) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | 一种轴齿类零件精密磨抛装置及磨抛方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN117532489A true CN117532489A (zh) | 2024-02-09 |
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| CN202210924306.0A Pending CN117532489A (zh) | 2022-08-02 | 2022-08-02 | 一种轴齿类零件精密磨抛装置及磨抛方法 |
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2022
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