一种高精度齿轮齿面展成抛光装置

摘要

本发明属于精密加工技术领域，涉及一种高精度齿轮齿面展成抛光装置，基于羊毛毡抛光原理，提出一种采用变中心距工艺进行高精度齿轮齿面展成抛光的装置，通过调整偏心盘与回转轴A的相对位置，使齿形羊毛毡轮绕回转轴A作偏心回转运动，从而在啮合过程中周期性地改变齿形羊毛毡轮和高精度齿轮的中心距，避免啮合过程中齿形羊毛毡轮和高精度齿轮之间产生相对滑动速度为零的情况，减小对齿轮齿廓精度的影响；利用齿形羊毛毡轮与高精度齿轮啮合压力和相对滑动实现齿面的展成抛光，改变高精度齿轮经磨削加工后的表面纹路。本发明提供了一种高精度齿轮展成抛光装置，具有加工成本低、效率高、操作简单、抛光效果显著的优点，具有重要的推广应用价值。

说明书

技术领域

本发明属于精密加工技术领域，涉及一种高精度齿轮齿面展成抛光装置。

背景技术

磨齿一般作为齿轮的最终精密加工方法，可有效改善齿轮的加工精度。但对于标准齿轮和高速齿轮而言，磨削后齿面的表面粗糙度较高，需要对齿面进行珩磨或抛光才达到使用要求。虽然珩齿可以有效地降低齿面粗糙度，但对于高精度的齿轮不易保证原始齿廓精度，因为珩齿切削过程的本质是低速磨削和研磨的综合过程。如果珩轮的精度不够，反而会破坏齿轮原来的加工精度。而抛光工艺既可以做到不破坏磨齿精度，又能降低齿面的粗糙度。

发明专利一种齿轮抛光设备及其使用方法【ZL201611001604.3】公开了一种多工位齿轮抛光装置，但不适用于高精度齿轮的抛光。国内存在对齿轮齿面进行高精度抛光的公开文献较少，对齿轮内孔、齿根和端面的抛光装置有公开的文献报道。实用新型专利一种齿轮加工用抛光装置【ZL 201721651825.5】采用抛光布对齿轮端面进行打磨和抛光，以达到除去毛刺的效果；实用新型专利一种齿轮内孔抛光装置【ZL201721651886.1】主要针对齿轮内孔进行抛光；实用新型专利一种变速箱齿轮抛光装【CN201620508995.7】，它仅对齿轮端面进行抛光。

发明内容

为进一步降低高精度齿轮的齿面粗糙度，本发明基于羊毛毡抛光原理，提出一种采用变中心距工艺进行高精度齿轮齿面展成抛光的装置，利用浸泡研磨液的齿形羊毛毡轮驱动与其相互啮合的高精度齿轮正反转动，在不降低高精度齿轮原始精度的条件下达到降低高精度齿轮齿面粗糙度的目的。

具体技术方案如下：

一种高精度齿轮齿面展成抛光装置，包括回转轴A、锁紧螺母、十字垫圈、压盖、齿形羊毛毡轮、密珠法兰、偏心盘、平垫圈、平面密珠环、高精度齿轮、导轨软带、回转轴B、密珠轴套、小护罩、轴套、铸铁圆台、电机座、联轴器、步进电机、大理石平台；

所述偏心盘为倒T型中空回转体，偏心盘内圈为圆形，直径比回转轴B支撑轴段大4～6mm，用以安装回转轴A，其径向设有紧定螺纹孔，用于偏心盘偏心量的调整与定位；偏心盘的外径为齿形羊毛毡轮的径向安装基准，回转轴A轴台上环面为齿形羊毛毡轮的轴向安装基准面，齿形羊毛毡轮与偏心盘外圈过盈配合套在偏心盘上，其高度大于偏心盘高度1～2mm，通过锁紧螺母压紧压盖，从而固定齿形羊毛毡轮在偏心盘上的安装位置；

轴套通过螺钉安装在铸铁圆台的内孔中，轴套的上环面为回转轴A的轴向定位面，轴套的内孔为回转轴A的径向定位面；回转轴A由小轴段、中轴段、安装座A、基准轴段A和螺纹段A组成；小轴段用以连接联轴器；中轴段用以安装密珠法兰；安装座A的轴台上环面为齿形羊毛毡轮的轴向安装基准面，另一端面通过密珠法兰进行轴向定位；基准轴段A用以与偏心盘配合；螺纹段A用以安装锁紧螺母；

回转轴A通过平面密珠环、密珠轴套与轴套形成回转轴系；步进电机通过电机座固定在铸铁圆台的底环面上，通过联轴器驱动回转轴A正反匀速旋转；铸铁圆台上安装有一个小护罩，内径尺寸大于回转轴A的轴台，以防止抛光过程中研磨剂或杂质进入回转轴A的轴系中；

齿形羊毛毡轮与高精度齿轮啮合，高精度齿轮依次通过密珠轴套、平面密珠环、平垫圈、十字垫圈、锁紧螺母安装在回转轴B上；回转轴B由安装座B、基准轴段B和螺纹段B组成，安装座B的底面为回转轴B在铸铁圆台上的安装基准面，其上设有均布的沉头螺钉孔，通过铸铁圆台T型槽中的T型螺母与铸铁圆台进行安装与定位；安装座B有沉头孔的一侧轴台环面上贴导轨软带，通过刮研和研磨处理，确保导轨软带的工作环面与回转轴B基准轴段B的轴线垂直；安装座B另一端面为轴向定位面；基准轴段B用以安装密珠轴套；

铸铁圆台上设有回转轴B的定位基准面、径向均布的平行T型槽、轴套安装沉头孔、铸铁圆台安装沉头孔、安装基准环面；平行T型槽之间的距离等于回转轴B安装座上两相邻沉头孔之间的距离；铸铁圆台上回转轴A的定位基准环面与轴套内孔的轴线垂直；铸铁圆台安装在中空的大理石平台上。

进一步，高精度齿轮(10)是标准齿轮，齿宽b＝20～30mm；齿形羊毛毡轮(5)与高精度齿轮(10)的模数、压力角相等，它的齿数与高精度齿轮的齿数互质，齿宽大于高精度齿轮3～5mm。

进一步，齿形羊毛毡轮(5)安装在偏心盘(7)上，随偏心盘(7)绕回转轴A(1)作偏心回转运动，偏心距e为1～3mm。

进一步，安装座A(1-3)的轴台上环面表面粗糙度小于Ra0.2μm，平面度为1μm。

进一步，安装座B为轴向定位面的平面度为1μm；基准轴段B其圆柱面的圆柱度不大于2μm，相对于最大轴段的齿轮定位面的垂直度小于1μm。

进一步，所述小护罩的上端面与回转轴A轴台的径向间隙不大于0.5mm，用以防止研磨液溅入铸造圆台与回转轴A之间的轴系中。

进一步，通过T型螺钉调整齿形羊毛毡轮和高精度齿轮的中心距及与回转轴B的相对位置，以确保运动过程中，齿形羊毛毡轮与多个高精度齿轮始终处于啮合状态，实现齿形羊毛毡轮带动多个高精度齿轮的变中心距啮合传动。

进一步，通过调整高精度齿轮安装锁紧螺母的预紧力，使每个高精度齿轮具有相同的阻力矩，进而使齿形羊毛毡轮在运动过程中承受平衡的负载力矩。

进一步，高精度齿轮两端面分别与导轨软带和平面密珠环接触，使用锁紧螺母调整高精度齿轮两端面的摩擦力。

本发明的有益效果在于，基于羊毛毡抛光原理，提出一种采用变中心距工艺进行高精度齿轮齿面展成抛光的装置，通过调整偏心盘与回转轴A的相对位置，使齿形羊毛毡轮绕回转轴A作偏心回转运动，从而在啮合过程中周期性地改变齿形羊毛毡轮和高精度齿轮的中心距，避免啮合过程中齿形羊毛毡轮和高精度齿轮之间产生相对滑动速度为零的情况，减小对齿轮齿廓精度的影响；利用齿形羊毛毡轮与高精度齿轮啮合压力和相对滑动实现齿面的展成抛光，改变高精度齿轮经磨削加工后的表面纹路。本发明提供了一种高精度齿轮展成抛光装置，具有加工成本低、效率高、操作简单、抛光效果显著的优点，具有重要的推广应用价值。

附图说明

图1回转轴A。

图2齿形羊毛毡轮轴系。

图3偏心盘。

图4密珠轴系。

图5回转轴B。

图6铸铁圆台与小护罩。

图7电机与联轴器。

图8展成抛光装置。

图9护罩与塑料板。

图中：1回转轴A：1-1小轴段；1-2中轴段；1-3安装座A：1-3-1轴台上环面；1-3-2轴台下环面；1-4基准轴段A；1-5螺纹段A；2锁紧螺母；3十字垫圈；4压盖；5齿形羊毛毡轮；6密珠法兰；7偏心盘：7-1偏心盘内圈；7-2偏心盘外圈；7-3安装面；7-4螺纹孔；8平垫圈；9平面密珠环；10高精度齿轮；11导轨软带；12回转轴B：12-1安装座B；12-2基准轴段B；12-3螺纹段B；13密珠轴套；14小护罩；15轴套；16铸铁圆台：16-1凸台B；16-2凸台A；16-3沉头孔；16-4底环面；17电机座；18联轴器；19步进电机；20大理石平台；21固定架；22护罩；23塑料板。

具体实施方式

(一)一种用于高精度齿轮齿面的展成抛光装置的装配。

一种高精度齿轮展成抛光装置，包括回转轴A1、锁紧螺母2、十字垫圈3、压盖4、齿形羊毛毡轮5、密珠法兰6、偏心盘7、平垫圈8、平面密珠环9、高精度齿轮10、导轨软带11、回转轴B12、密珠轴套13、小护罩14、轴套15、铸铁圆台16、电机座17、联轴器18、步进电机19、大理石平台20、固定架21、护罩22、塑料板23。

高精度齿轮10使用的是4级及以上精度的标准齿轮，模数为m＝2～6，压力角α＝20°，齿宽b＝20～30mm，分度圆直径d＝120mm，齿形羊毛毡轮5与高精度齿轮10的模数压力角相等，它的齿数与高精度齿轮的齿数互质，齿宽大于高精度齿轮3～5mm。

铸铁圆台16为T型回转体，采用球磨铸铁材料；上端面加工有五个小凸台，平面度为1μm，分别用以安装四个回转轴B12和回转轴A1；上端面设有凹槽，用以储存研磨液；铸铁圆台的上端面设有4个沉头孔，通过螺钉与大理石平台20连接；铸造圆台16下端面为圆环面，平面度为1μm，用以在大理石平台作定位安装面；铸铁圆台16四周设有八个肋板和四个螺纹孔，通过螺钉与护罩22连接。

通过固定架21中的波球螺钉对放置在回转轴A1上顶尖孔中的钢球施加压力，确保回转轴A1轴向定位可靠性与回转精度。

首先根据高精度齿轮10的规格参数，制作与其相啮合的齿形羊毛毡轮5，将其安装在偏心盘7上，利用锁紧螺钉调整偏心盘7的位置，使偏心距e为1～3mm，且不超过0.5m。

该装置的装配步骤如下：

(1)放置铸铁圆台16和安装步进电机19

首先通过螺钉把轴套15安装在铸铁圆台16的沉头孔15-3内，然后把密珠法兰6安装在轴套15上，最后通过螺钉把小护罩14安装在铸铁圆台16上；再将铸铁圆台16倾斜放置，通过螺栓把电机座17安装在铸铁圆台16上，使用螺丝刀把联轴器18的一端固定在步进电机19上，最后把步进电机19固定在电机座17上。

(2)装配齿形羊毛毡轮轴系

首先将偏心盘7放在回转轴A1上，通过锁紧螺钉调整偏心盘至合适的位置，然后把齿形羊毛毡轮5安装在偏心盘7上，依次安装压盖4、十字垫圈3和锁紧螺母2；拧动锁紧螺母2锁紧齿形羊毛毡轮5，再用扭力扳手测出齿形羊毛毡轮5松动的扭矩，调整锁紧螺母2后测出齿形羊毛毡轮5的扭矩，重复以上步骤，直到齿形羊毛毡轮5的扭矩与初始值一致；在把整个齿形羊毛毡轮轴系装配进上述(1)得到的组件的铸铁圆台16上，拧紧联轴器18的螺钉使联轴器18与回转轴A1连接。

(3)装配密珠轴系

首先将大理石平台20放到T型槽平台上，然后通过螺栓把上诉(2)得到的组件的铸铁圆台16固定在大理石平台20上；通过T型螺钉把回转轴B12安装在上诉铸铁圆台16的T型槽上，将导轨软带11粘在回转轴B12上，再将密珠轴套13安装在回转轴B12上，把高精度齿轮10安装在密珠轴套13上，然后依次安装平面密珠环9、平垫圈9、十字垫圈3和锁紧螺母2；通过拧紧锁紧螺母2使四个高精度齿轮10的两端面产生合适的摩擦力，然后使用扭力扳手测得高精度齿轮10转动时的扭矩，根据开始确定的高精度齿轮10转动的扭矩，慢慢调整锁紧螺母2使得高精度齿轮10转动的扭矩达到目标值。在回转轴A1上放置钢球，通过螺栓把固定架21安装在铸铁圆台16上，使用螺钉顶住钢球以便对齿形羊毛毡轮轴系进行轴向定位；通过螺栓把护罩22安装在上述铸铁圆台16上，再把塑料板23安装在护罩21上，确保抛光过程中研磨剂不到处飞溅。

(二)一种用于高精度齿轮齿面的展成抛光装置的使用方法：

首先，通过扭力扳手调整锁紧螺母2的扭矩，使四个高精度齿轮10产生相同的阻力矩，转动齿形羊毛毡轮5，齿形羊毛毡轮5与四个高精度齿轮10啮合运动，操作步骤如下：

(1)先对高精度齿轮10朝上的端面作标记视为正面，另一面为反面，然后选择合适磨料粒度的研磨液；

(2)首先将齿形羊毛毡轮5浸泡在配制好的研磨液中，使齿形羊毛毡轮5的各齿面的浸泡均匀，并控制环境温度为20℃；

(3)控制步进电机19正转一段时间t后，确保高精度齿轮10转过自身齿数的整数圈，然后控制步进电机19反转相同时间t，以步进电机19正反转依次为一个周期T；四个高精度齿轮10与齿形羊毛毡5的中心距随时间而作周期性变化。

实践中先将高精度齿轮10通过磨齿方法加工到精度要求，再通过本发明专利提出的降低齿轮齿面粗糙度的展成抛光装置与抛光方法，降低齿面粗糙度，改善轮齿经磨齿后的表面纹路，减小高精度齿轮10的测量不确定度。