一种直齿圆柱齿轮齿形加工方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术属于齿轮加工设备技术领域，公开了一种直齿圆柱齿轮齿形加工方法和装置。加工装置包括联动装置、水射流喷射装置、齿形成形刀具、转换装置、加工废料收集装置、工作台、定位装置、压紧装置和防护装置，联动装置为三轴联动机构，水射流喷射装置和齿形成形刀具由转换装置控制与联动装置连接，工作台上开有漏液槽，定位装置包括卡盘、活动卡爪和伸缩式防护罩，压紧装置包括螺杆、压盘和锁紧螺母。本发明专利技术同时提供了一种快速成形粗加工和一次成形精加工相结合的齿形加工方法。本发明专利技术提供的加工方法和装置，可实现对一组齿轮毛坯件同时加工，在提高齿形精度和质量均匀性的同时能大大提升生产效率。提升生产效率。提升生产效率。

【技术实现步骤摘要】
一种直齿圆柱齿轮齿形加工方法和装置


[0001]本专利技术属于齿轮加工设备
，具体涉及一种直齿圆柱齿轮齿形加工方法和装置。

技术介绍

[0002]齿轮传动具有传动效率高、传动比稳定、结构紧凑、工作可靠、寿命长等优点，是现代工业生产中使用最普遍的一种机械传动方式，广泛应用于汽车、船舶、工程机械、轨道交通、电力、航空航天等行业。齿轮的加工质量直接决定着齿轮传动的平稳性、准确性和可靠性，提高齿轮的加工质量是保证机械产品可靠稳定运行的关键。
[0003]齿轮加工的关键是齿形加工，目前在工业生产中，直齿圆柱齿轮的加工主要以滚齿、铣齿、插齿、刨齿、剃齿、磨齿等切削加工方式为主，在这些加工方法中，被加工件均为单个零件，不仅生产效率低、耗能高，而且加工完成的各个齿轮存在加工质量不均匀、成形精度差等问题，无法满足当前日益增长的生产需求。

技术实现思路

[0004]为解决直齿圆柱齿轮齿形加工存在的上述问题，本专利技术提供了一种直齿圆柱齿轮齿形加工装置，并采用了快速成形粗加工和一次成形精加工相结合的加工方法，大大提高了齿轮加工的生产效率和加工质量。
[0005]本专利技术所采用的具体技术方案是：一种直齿圆柱齿轮齿形加工装置，包括联动装置、水射流喷射装置、齿形成形刀具、转换装置、加工废料收集装置、工作台、定位装置、压紧装置和防护装置；
[0006]所述的联动装置具有沿x,y,z轴三个方向上的运动自由度，x,y,z三轴可实现联动；
[0007]所述的水射流喷射装置可安装在联动装置上，能够将超高压水射流喷出，具有x,y,z轴三个方向上的联动；
[0008]所述的齿形成形刀具可安装在联动装置上，齿形成形刀具形状呈圆柱形，齿形成形刀具内表面加工有用于齿形加工的切削刃，切削刃的有效加工区域轮廓与被加工的齿轮的齿槽轮廓形状一致，切削刃的数量与被加工的齿轮的齿槽数量一致，切削刃的有效加工长度不小于所有毛坯件的厚度之和，切削刃所形成的顶圆直径等于被加工的齿轮的齿根圆直径，切削刃所形成的根圆直径等于被加工的齿轮的齿顶圆直径，亦即毛坯件的直径；
[0009]所述的转换装置用于对水射流喷射装置和齿形成形刀具的转换控制，使在不同的加工工序下选择相应的水射流喷射装置或齿形成形刀具与联动装置安装连接；
[0010]所述的加工废料收集装置位于底处，用于收集加工废料；
[0011]所述的工作台上开有漏液槽，用于将加工废料流入加工废料收集装置；
[0012]所述的定位装置固定安装在工作台上，定位装置包括卡盘、活动卡爪和伸缩式防护罩，卡盘一端面设有按卡盘圆周方向均匀分布的卡槽，卡槽的方向沿卡盘半径方向，卡槽
截面呈锥形瓶纵截面的形状，卡槽的数量为3个，活动卡爪的一端设有卡爪导轨，卡爪导轨与卡槽相配合且可沿卡槽滑动，活动卡爪与毛坯件的接触侧为凹面结构，活动卡爪的有效高度不小于所有毛坯件的厚度之和，活动卡爪的数量与卡槽数量相同，所有活动卡爪距卡盘中心的距离相等且可沿卡盘半径方向同时趋近或离散，所有活动卡爪的最大夹持直径不小于毛坯件的直径，伸缩式防护罩安装在卡槽上，伸缩式防护罩的上平面与卡盘上平面重合，伸缩式防护罩与卡盘和活动卡爪相连接，伸缩式防护罩可防止加工废液流入卡槽；
[0013]所述的压紧装置包括螺杆、压盘和锁紧螺母，螺杆固定连接在卡盘上，螺杆的轴线与卡盘的轴线重合且垂直于卡盘上端面，螺杆的直径不大于毛坯件的最小轴孔直径，压盘的数量为2个，压盘的中心设有通孔，通孔的直径等于螺杆的直径，压盘的一端面设有沿圆周方向均匀排布的支撑柱，支撑柱的数量不少于3个，所有支撑柱的高度一致，支撑柱的分布位置需保证所有支撑柱与毛坯件的端面非加工区域有效可靠接触，锁紧螺母用于通过螺杆和压盘将所有毛坯件压紧固定；
[0014]所述的防护装置安装在工作台上且为箱型结构，用于防止加工废料对周围环境造成污染，并根据实际情况开设相应的孔、缺口等，便于其他零部件的安装。
[0015]所述的切削刃的材质为硬质合金、陶瓷或立方氮化硼；
[0016]所述的联动装置、水射流喷射装置、齿形成形刀具、转换装置、定位装置的功能实现均由数控系统控制。
[0017]进一步的，一种直齿圆柱齿轮齿形加工方法，包括快速成形粗加工和一次成形精加工，具体步骤如下：
[0018]步骤1)：通过数控系统控制定位装置，使所有活动卡爪移动至离卡盘中心最远处达到最大夹持直径；
[0019]步骤2)：将螺杆固定连接在卡盘上，使螺杆的轴线与卡盘的轴线重合且垂直于卡盘的上端面，将其中一个压盘通过通孔套入螺杆内，并使有支撑柱的一端朝上；
[0020]步骤3)：将多个毛坯件依次通过轴孔套入螺杆内，同时保证首个放入的毛坯件的下端面非加工区域与所有支撑柱有效可靠接触；
[0021]步骤4)：通过数控系统控制定位装置，使所有活动卡爪向卡盘中心移动并夹紧叠放的被加工工件，使所有毛坯件保持同轴；
[0022]步骤5)：将另一压盘通过通孔套入螺杆内，并使有支撑柱的一端朝下，同时保证最后放入的毛坯件的上端面非加工区域与所有支撑柱有效可靠接触；
[0023]步骤6)：拧紧锁紧螺母，完成对毛坯件的定位压紧；
[0024]步骤7)：重复步骤1)；
[0025]步骤8)：通过数控系统控制转换装置，使水射流喷射装置安装在联动装置上；
[0026]步骤9)：通过数控系统控制超高压水射流的喷射，并采用水射流喷射装置通过联动装置控制超高压水射流按设定运动轨迹对毛坯件进行切割加工，加工余量为0.3～0.5mm，快速加工出齿轮齿形的形状，完成快速成形粗加工；
[0027]步骤10)：通过数控系统控制转换装置，将水射流喷射装置从联动装置上换下，并使齿形成形刀具安装在联动装置上；
[0028]步骤11)：通过联动装置使齿形成形刀具按设定运动轨迹对快速成形粗加工的工件进行一次成形精加工，加工过程中喷射冷却液，结束后关闭；
[0029]步骤12)：通过数控系统控制联动装置和齿形成形刀具复位，对加工好的齿轮进行拆卸、清洗，加工完成。
[0030]与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：
[0031]1、本专利技术提供的一种直齿圆柱齿轮齿形加工装置，具有结构简单、可靠性高、操作性和维护方便等优点；
[0032]2、本专利技术提供的一种直齿圆柱齿轮齿形加工方法和装置，采用工序自动转换装置用于对不同加工工具的自动转换控制，可大幅度节约加工时间；
[0033]3、本专利技术提供的一种直齿圆柱齿轮齿形加工方法和装置，可同时对一组齿轮毛坯件进行同时加工，并采用快速去除材料的粗加工方法和成形专用刀具精整加工的方法，大大提高了加工生产效率和加工后的齿形精度；
[0034]4、本专利技术提供的一种直齿圆柱齿轮齿形加工方法和装置，采用定位装置和压紧装置对多个齿轮毛坯件进行定位和压紧固定，能保障各个加工完成好的齿轮的质量均匀一致性。
附图说明
[0035]图1为本专利技术的直齿圆柱齿轮齿形加工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种直齿圆柱齿轮齿形加工装置，其特征在于，包括联动装置(1)、加工装置、加工废料收集装置(5)、工作台(6)、定位装置(7)和压紧装置(8)；所述工作台(6)上方设置所述定位装置(7)和压紧装置(8)，所述工作台(6)下方设置所述加工废料收集装置(5)，所述联动装置(1)与加工装置相连，其处于工作台(6)的上方，所述的联动装置(1)用于调整加工装置的空间位姿，所述定位装置(7)用于夹持不同规格的毛坯件，所述压紧装置(8)用于压紧处于定位装置(7)上的毛坯件，所述加工装置包括齿形成形刀具(3)，所述齿形成形刀具(3)用于将毛坯件加工为直齿圆柱齿轮，所述加工废料收集装置(5)用于收集加工废料。2.根据权利要求1所述的直齿圆柱齿轮齿形加工装置，其特征在于，所述的联动装置(1)具有沿x,y,z轴三个方向上的运动自由度，x,y,z三轴可实现联动。3.根据权利要求1所述的直齿圆柱齿轮齿形加工装置，其特征在于，所述加工装置还包括水射流喷射装置(2)，所述的水射流喷射装置(2)安装在联动装置(1)上，能够将超高压水射流喷出，具有x,y,z轴三个方向上的联动；所述的齿形成形刀具(3)安装在联动装置(1)上，齿形成形刀具(3)形状呈圆柱形，齿形成形刀具(3)内表面加工有用于齿形加工的切削刃(3
‑
1)，切削刃(3
‑
1)的有效加工区域轮廓与被加工的齿轮的齿槽轮廓形状一致，切削刃(3
‑
1)的数量与被加工的齿轮的齿槽数量一致，切削刃(3
‑
1)的有效加工长度不小于所有毛坯件(10)的厚度之和，切削刃(3
‑
1)所形成的顶圆直径等于被加工的齿轮的齿根圆直径，切削刃(3
‑
1)所形成的根圆直径等于被加工的齿轮的齿顶圆直径，亦即毛坯件(10)的直径；所述的切削刃(3
‑
1)的材质包括硬质合金、陶瓷或立方氮化硼。4.根据权利要求3所述的直齿圆柱齿轮齿形加工装置，其特征在于，还包括转换装置(4)，所述的转换装置(4)用于对水射流喷射装置(2)和齿形成形刀具(3)的转换控制，使在不同的加工工序下选择相应的水射流喷射装置(2)或齿形成形刀具(3)与联动装置(1)安装连接。5.根据权利要求1所述的直齿圆柱齿轮齿形加工装置，其特征在于，所述的工作台(6)上开有漏液槽(6
‑
1)，所述漏液槽(6
‑
1)用于将加工废料流入加工废料收集装置(5)。6.根据权利要求1所述的直齿圆柱齿轮齿形加工装置，其特征在于，所述的定位装置(7)固定安装在工作台(6)上，定位装置(7)包括卡盘(7
‑
1)、活动卡爪(7
‑
2)和伸缩式防护罩(7
‑
3)，卡盘(7
‑
1)一端面设有按卡盘(7
‑
1)圆周方向均匀分布的卡槽(7
‑1‑
1)，卡槽(7
‑1‑
1)的方向沿卡盘(7
‑
1)半径方向，卡槽(7
‑1‑
1)截面呈锥形瓶纵截面的形状，活动卡爪(7
‑
2)的一端设有卡爪导轨(7
‑2‑
1)，卡爪导轨(7
‑2‑
1)与卡槽(7
‑1‑
1)相配合且可沿卡槽(7
‑1‑
1)滑动，活动卡爪(7
‑
2)与毛坯件(10)的接触侧为凹面结构，活动卡爪(7
‑
2)的有效高度不小于所有毛坯件(10)的厚度之和，活动卡爪(7
‑
2)的数量与卡槽(7
‑1‑
1)数量相同，所有活动卡爪(7
‑
2)距卡盘(7
‑
1)中心的距离相等且可沿卡盘(7
‑
1)半径方向同时趋近或离散，所有活动卡爪(7
‑
2)的最大夹持直径不小于毛坯件(10)的直径，伸缩式防护罩(7
‑
3)安装在卡槽(7
‑1‑
1)上，伸缩式防护罩(7
‑
3)的上平面与卡盘(7
‑
1)上平面重合，伸缩式防护罩(7
‑
3)与卡盘(7
‑
1)和活动卡爪(7
‑
2)相连接，伸缩式防护罩(7
‑
3)用于防止加工废液流入卡槽(7
‑1‑
1)。7.根据权利要求1所述的直齿圆柱齿轮齿形加工装置，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：张振宇，刘杰，崔祥祥，孟凡宁，赵仕程，李玉彪，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：