CN219239723U - 一种适用于齿面激光淬火的变位夹具装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种适用于齿面激光淬火的变位夹具装置，包括由上至下依次设置的齿轮夹紧机构、上旋转齿轮机构、下旋转齿轮机构和倾斜齿轮机构；所述齿轮夹紧机构用于固定待加工齿轮，所述上旋转齿轮机构用于旋转待加工齿轮；所述下旋转齿轮机构用于调节待加工齿轮的加工角度；所述倾斜齿轮机构用于调节待加工齿轮的倾斜角度。该适用于齿面激光淬火的变位夹具装置解决了夹紧齿轮需要手动调整、齿面加工需要手动旋转齿轮、不能调整齿轮倾斜角度等问题，实现了自动夹紧多种尺寸的齿轮，以及连续齿面加工，且加工角度可根据激光入射角进行调整，不依赖六轴机器人，显著提高了装卸工件和加工工件的效率。

Description

一种适用于齿面激光淬火的变位夹具装置

技术领域

本实用新型属于齿轮加工技术领域，具体涉及一种适用于齿面激光淬火的变位夹具装置。

背景技术

齿轮作为一种传递动力的机械元件，常应用在机械设备的传动系统中，在对齿轮进行生产加工时，通常需要对齿轮进行齿面淬火处理。近年来，激光淬火已从实验室研究走向真正工业应用，成为材料表面改性的重要手段之一，且激光淬火相比渗碳、渗氮淬火具有质量好、周期短、成本低、污染少等优点。目前，使用激光对零件进行加工大多数依赖六轴机器人，变位装夹机构存在适用性单一、夹持范围不可调、手动夹紧等问题。

申请号为201920645240.5的中国实用新型专利提出了一种齿轮激光淬火机专用平台，有效解决了夹持范围不可调的问题，但是其四轴变位机构只能满足三个轴向的移动，不能改变齿轮的倾斜角度，因此并不适用于斜齿轮的表面淬火。申请号为202220967017.4的中国实用新型专利提出了一种高效的齿轮加工机床用齿轮夹具，有效的解决了夹持范围不可调、手动夹紧的问题，但是其工作台连接机架，变位结构固定在承载板，还是存在不能调整齿轮倾斜角度的问题。目前能够适用于不同齿轮类型的激光淬火变位夹具装置还未见报道。

实用新型内容

本实用新型针对上述现有技术的不足，提供了一种适用于齿面激光淬火的变位夹具设备；该齿面激光淬火的变位夹具设备能够自动夹紧多种尺寸的齿轮，提高装卸工件的效率；还可以实现连续齿面加工，且加工角度可根据激光入射角进行调整，不依赖六轴机器人。

本实用新型是通过如下技术方案实现的：

一种适用于齿面激光淬火的变位夹具装置，包括由上至下依次设置的齿轮夹紧机构、上旋转齿轮机构、下旋转齿轮机构和倾斜齿轮机构；所述齿轮夹紧机构用于固定待加工齿轮，所述上旋转齿轮机构用于旋转待加工齿轮；所述下旋转齿轮机构用于调节待加工齿轮的加工角度；所述倾斜齿轮机构用于调节待加工齿轮的倾斜角度。

进一步的，所述齿轮夹紧机构包括三爪卡盘、传动轴、两个锥齿轮、第一步进电机和电机底座；电机底座固定安装在上旋转齿轮机构上，与上旋转齿轮机构联动；第一步进电机安装在电机底座上；两个锥齿轮相互啮合，一个锥齿轮通过键与第一步进电机的输出轴连接，另一个锥齿轮通过键与传动轴连接；所述三爪卡盘固定安装在电机底座上方，由传动轴驱动三爪卡盘夹紧或松开。

进一步的，所述三爪卡盘包括小伞齿、大伞齿和三个卡爪；小伞齿通过键套装在传动轴上，小伞齿与大伞齿相互啮合，大伞齿转动带动三个卡爪收缩或撑开。

进一步的，所述上旋转齿轮机构包括工作台、旋转箱、旋转主轴、圆锥滚子轴承、大圆柱齿轮、小圆柱齿轮、第二电机输出轴和第二步进电机；旋转主轴一端通过圆锥滚子轴承安装在工作台的通孔键槽内，另一端通过圆锥滚子轴承安装在旋转箱底部；大圆柱齿轮、小圆柱齿轮、第二电机输出轴和第二步进电机均安装在旋转箱内部，大圆柱齿轮通过键与旋转主轴连接，小圆柱齿轮通过键与第二步进电机的第二电机输出轴连接，大圆柱齿轮和小圆柱齿轮啮合连接。

进一步的，所述下旋转齿轮机构包括旋转底座、左旋转轴、右旋转轴、蜗轮、蜗杆、两个传动齿轮、固定块、第三电机输出轴和第三步进电机；所述旋转底座底面四个角各开设有一滑槽；蜗杆与第三步进电机分别通过两块固定块安装在旋转底座的侧板上；两个传动齿轮相互啮合，蜗轮与蜗杆相互啮合；第三步进电机通过第三电机输出轴与第一个传动齿轮相连，第二个传动齿轮与蜗杆相互啮合，蜗轮与右旋转轴通过键同轴连接；左旋转轴、右旋转轴同轴设置，两者均设置在旋转底座上方，并与上旋转齿轮机构的旋转箱的两侧固定，用于带动旋转箱同步旋转。

进一步的，所述倾斜齿轮机构包括倾斜底座、限位块、四个推力电机、倾斜底座支架、倾斜轴和深沟球轴承；四个推力电机均固定在倾斜底座上，两个推力电机位于倾斜轴的左侧，两个位于倾斜轴的右侧；每个推力电机的推力杆均与一滑块铰接；四个滑块分别设置在旋转底座底部四个角的滑槽内；倾斜轴穿过旋转底座上设置的两个通孔，通过倾斜底座支架架设在四个推力电机上方；倾斜轴与旋转底座的通孔之间设置有深沟球轴承；所述限位块为两个，分别设置在倾斜轴的左右两侧，且位于旋转底座的下方。

本实用新型专利具有如下有益效果：

(1)本实用新型通过齿轮夹紧机构，实现了对多种尺寸齿轮的自动夹紧工作。电机通过锥齿轮将动力传动到三爪卡盘的小伞齿上，小伞齿的转动方向控制三个卡爪外扩和内收。加工齿轮侧面平放于三个卡爪的中间台阶面上，当三个卡爪从中心往外扩直到上台阶的圆弧面与加工齿轮内孔完全贴紧后完成夹紧。

(2)本实用新型通过上旋转齿轮机构，能够使整个齿轮夹紧机构绕旋转主轴进行360°任意角度旋转。当进行齿面激光淬火时，根据待加工齿轮每个齿间的角度，每完成一个齿面的扫描时，电机转过一定圈数控制整个齿轮夹紧机构转过该角度，使下一个待加工齿面转到相同的加工位置，达到连续加工的工作。

(3)本实用新型通过下旋转齿轮机构，可根据光斑位置来调整加工齿轮的加工角度。电机驱动传动齿轮转动从而带动蜗轮蜗杆旋转，继而使右旋转轴转动，右旋转轴与上旋转齿轮机构连接，最终使上旋转齿轮机构与齿轮夹紧机构绕左、右旋转轴做0～90°的转动，以达到调整加工角度的工作。

(4)本实用新型通过倾斜齿轮机构，可根据光斑位置来调整加工齿面的倾斜角度。倾斜底座上安装有推力电机，一边两个推力电机驱动推力杆同时上升，另一边两个推力电机驱动推力杆同时下降，从而使旋转底座绕倾斜轴旋转，继而使齿轮夹紧机构倾斜，调整加工齿面的倾斜角度。

附图说明

图1是适用于齿面激光淬火的变位夹具装置三维轴测图；

图2是齿轮夹紧机构的全剖视图；

图3是上旋转齿轮机构的全剖视图；

图4是下旋转齿轮机构的三维轴测图；

图5是倾斜齿轮机构的三维轴测图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细的说明。

如图1-5所示，本实用新型专利提供一种适用于齿面激光淬火的变位夹具装置，包括自动可调的齿轮夹紧机构1、上旋转齿轮机构2、下旋转齿轮机构3和倾斜齿轮机构4。

所述齿轮夹紧机构1为变位机构固定待加工齿轮，上旋转齿轮机构2通过工作台21和电机底座15与三爪卡盘11连接，达到自动旋转加工齿面的功能；下旋转齿轮机构3通过蜗轮34转动旋转箱22，使加工齿轮处于需要的加工角度；倾斜齿轮机构4通过底座上两边推力电机43的同时升降，来调节需要的倾斜角度。

具体的讲，所述齿轮夹紧机构1包括三爪卡盘11、传动轴12、两个锥齿轮13、第一步进电机14和电机底座15。所述三爪卡盘11包括小伞齿111、大伞齿112和卡爪113。

所述三爪卡盘11通过4颗螺栓固定在电机底座15上面，电机底座15通过4颗螺栓固定在上旋转齿轮机构2的工作台21上面。第一步进电机14安装在电机底座15上。两个锥齿轮13的内孔均开设键槽，一个锥齿轮13通过键与第一步进电机14的输出轴连接，另一个锥齿轮13通过键与传动轴12连接。两个锥齿轮13相互啮合，三爪卡盘11的小伞齿111通过键套装在传动轴12上，当第一步进电机14驱动锥齿轮13转动时，会带动小伞齿111转动，小伞齿111带动大伞齿112转动，使3个卡爪113收缩或撑开，根据需要夹紧的齿轮内孔孔径来调整3个卡爪113的位置，从而可以达到夹紧不同尺寸齿轮的目的。

所述上旋转齿轮机构2包括工作台21、旋转箱22、旋转主轴23、圆锥滚子轴承24、轴承端盖25、大圆柱齿轮26、小圆柱齿轮27、第二电机输出轴28和第二步进电机29。

工作台21上设置有一通孔，通孔内开有键槽。旋转主轴23一端通过圆锥滚子轴承24安装在工作台21的通孔键槽内，另一端通过圆锥滚子轴承24安装在旋转箱22底部，圆锥滚子轴承24外加装有轴承端盖25。

大圆柱齿轮26通过键与旋转主轴23连接，小圆柱齿轮27通过键与第二步进电机29的第二电机输出轴28连接，大圆柱齿轮26和小圆柱齿轮27啮合连接，第二步进电机29通过螺栓与旋转箱22底部固定；当第二步进电机29驱动第二电机输出轴28转动时，通过小圆柱齿轮27带动大圆柱齿轮26使工作台21转动。工作台21连接电机底座15，当工作台21转动时齿轮夹紧机构1同步转动；当激光扫完一个齿面时，根据加工齿轮每个齿面之间的角度，通过上旋转齿轮机构2控制工作台21转过该角度，使下一个加工齿面位于相同的加工位置，以达到连续加工的目的。

所述下旋转齿轮机构3包括旋转底座31、左旋转轴32、右旋转轴33、蜗轮34、蜗杆35、两个传动齿轮36、固定块37、第三电机输出轴38和第三步进电机39。

所述旋转底座31底面四个角各开设有一滑槽；蜗杆35与第三步进电机39分别通过两块固定块37安装在旋转底座31右侧板上；两个传动齿轮36相互啮合，蜗轮34与蜗杆35相互啮合；第三步进电机39通过第三电机输出轴38与第一个传动齿轮36相连，第二个传动齿轮36与蜗杆35相互啮合，蜗轮34与右旋转轴33通过键连接，进而可以通过第三步进电机39驱动蜗轮34和右旋转轴33的同步转动。

左旋转轴32、右旋转轴33同轴设置，两者均通过螺栓固定在上旋转齿轮机构2中旋转箱22的两侧。当蜗轮34转动时，通过右旋转轴33的驱动可以带动上旋转齿轮机构2同步转动，使齿轮夹紧机构1和待加工齿轮绕左旋转轴32和右旋转轴33做旋转运动，从而调整齿轮的加工角度。

所述倾斜齿轮机构4包括倾斜底座41、限位块42、四个推力电机43、倾斜底座支架47、倾斜轴48和深沟球轴承49。

四个推力电机43分别通过螺栓固定在倾斜底座41上，其中两个推力电机43位于倾斜轴48的左侧，两个位于倾斜轴48的右侧。每个推力电机43的推力杆45均与一滑块46铰接。四个滑块46分别设置在旋转底座31底部四个角的滑槽内，并可沿滑槽滑移。

倾斜轴48穿过旋转底座31上设置的两个通孔，通过倾斜底座支架47架设在四个推力电机43上方。倾斜轴48与旋转底座31的通孔之间设置有深沟球轴承49。

限位块42设置在倾斜轴48的左右两侧，并位于旋转底座31的下方，其可以与倾斜底座41为一体结构，限位块42用于限制旋转底座31的旋转角度，防止倾斜角度过大而使整个机构发生倾倒。

当左侧的两个推力电机43驱动推力杆45同时上升(或下降)，右侧的两个推力电机44驱动推力杆45同时下降(或上升)时，左侧的两个滑块46沿滑槽向里(或向外)移动，右侧的两个滑块46沿滑槽向外(或向里)移动时，旋转底座31绕倾斜轴48做向右(或向右)的旋转运动，从而使上旋转齿轮机构2、夹紧齿轮机构1和加工齿轮都同步绕倾斜轴48做旋转运动，从而可以实现调整齿面倾斜角度的调整。

本实用新型可改变为多种方式对本领域的技术人员是显而易见的，这样的改变不认为脱离本实用新型的范围。所有这样的对所述领域的技术人员显而易见的修改，将包括在本权利要求的范围之内。

Claims (6)

1.一种适用于齿面激光淬火的变位夹具装置，其特征在于，包括由上至下依次设置的齿轮夹紧机构(1)、上旋转齿轮机构(2)、下旋转齿轮机构(3)和倾斜齿轮机构(4)；所述齿轮夹紧机构(1)用于固定待加工齿轮，所述上旋转齿轮机构(2)用于旋转待加工齿轮；所述下旋转齿轮机构(3)用于调节待加工齿轮的加工角度；所述倾斜齿轮机构(4)用于调节待加工齿轮的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的适用于齿面激光淬火的变位夹具装置，其特征在于，所述齿轮夹紧机构(1)包括三爪卡盘(11)、传动轴(12)、两个锥齿轮(13)、第一步进电机(14)和电机底座(15)；电机底座(15)固定安装在上旋转齿轮机构(2)上，与上旋转齿轮机构(2)联动；第一步进电机(14)安装在电机底座(15)上；两个锥齿轮(13)相互啮合，一个锥齿轮(13)通过键与第一步进电机(14)的输出轴连接，另一个锥齿轮(13)通过键与传动轴(12)连接；所述三爪卡盘(11)固定安装在电机底座(15)上方，由传动轴(12)驱动三爪卡盘(11)夹紧或松开。

3.根据权利要求2所述的适用于齿面激光淬火的变位夹具装置，其特征在于，所述三爪卡盘(11)包括小伞齿(111)、大伞齿(112)和三个卡爪(113)；小伞齿(111)通过键套装在传动轴(12)上，小伞齿(111)与大伞齿(112)相互啮合，大伞齿(112)转动带动三个卡爪(113)收缩或撑开。

4.根据权利要求1所述的适用于齿面激光淬火的变位夹具装置，其特征在于，所述上旋转齿轮机构(2)包括工作台(21)、旋转箱(22)、旋转主轴(23)、圆锥滚子轴承(24)、大圆柱齿轮(26)、小圆柱齿轮(27)、第二电机输出轴(28)和第二步进电机(29)；旋转主轴(23)一端通过圆锥滚子轴承(24)安装在工作台(21)的通孔键槽内，另一端通过圆锥滚子轴承(24)安装在旋转箱(22)底部；大圆柱齿轮(26)、小圆柱齿轮(27)、第二电机输出轴(28)和第二步进电机(29)均安装在旋转箱(22)内部，大圆柱齿轮(26)通过键与旋转主轴(23)连接，小圆柱齿轮(27)通过键与第二步进电机(29)的第二电机输出轴(28)连接，大圆柱齿轮(26)和小圆柱齿轮(27)啮合连接。

5.根据权利要求4所述的适用于齿面激光淬火的变位夹具装置，其特征在于，所述下旋转齿轮机构(3)包括旋转底座(31)、左旋转轴(32)、右旋转轴(33)、蜗轮(34)、蜗杆(35)、两个传动齿轮(36)、固定块(37)、第三电机输出轴(38)和第三步进电机(39)；所述旋转底座(31)底面四个角各开设有一滑槽；蜗杆(35)与第三步进电机(39)分别通过两块固定块(37)安装在旋转底座(31)的侧板上；两个传动齿轮(36)相互啮合，蜗轮(34)与蜗杆(35)相互啮合；第三步进电机(39)通过第三电机输出轴(38)与第一个传动齿轮(36)相连，第二个传动齿轮(36)与蜗杆(35)相互啮合，蜗轮(34)与右旋转轴(33)通过键同轴连接；左旋转轴(32)、右旋转轴(33)同轴设置，两者均设置在旋转底座(31)上方，并与上旋转齿轮机构(2)的旋转箱(22)的两侧固定，用于带动旋转箱(22)同步旋转。

6.根据权利要求5所述的适用于齿面激光淬火的变位夹具装置，其特征在于，所述倾斜齿轮机构(4)包括倾斜底座(41)、限位块(42)、四个推力电机(43)、倾斜底座支架(47)、倾斜轴(48)和深沟球轴承(49)；四个推力电机(43)均固定在倾斜底座(41)上，两个推力电机(43)位于倾斜轴(48)的左侧，两个位于倾斜轴(48)的右侧；每个推力电机(43)的推力杆(45)均与一滑块(46)铰接；四个滑块(46)分别设置在旋转底座(31)底部四个角的滑槽内；倾斜轴(48)穿过旋转底座(31)上设置的两个通孔，通过倾斜底座支架(47)架设在四个推力电机(43)上方；倾斜轴(48)与旋转底座(31)的通孔之间设置有深沟球轴承(49)；所述限位块(42)为两个，分别设置在倾斜轴(48)的左右两侧，且位于旋转底座(31)的下方。

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