插齿刀齿顶圆弧加工工装夹具

摘要

本发明公开了一种插齿刀齿顶圆弧加工工装夹具，包括机座，其特征在于所述机座上设置有具有横向移动控制功能的横向移动工作台，所述横向移动工作台上设置有具有纵向移动控制功能的纵向移动工作台，纵向移动工作台上设置有具有水平旋转控制功能的水平旋转工作台，水平旋转工作台上设置有正弦尺装置，所述正弦尺工作台上方设置有固定顶尖座和活动顶尖座；所述机座上还设置有一个立柱，立柱上端设置有一个竖直平面内转动的成形砂轮，立柱顶部还设置有一个砂轮圆弧修整器。本发明的工装夹具，使用于现有的工具磨床上，即能够实现对插齿刀齿顶圆弧段的磨制，能够使磨制的插齿刀齿顶圆弧平滑连接，无锐点，美观，使插齿刀的寿命提高3～5倍。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于在工具磨床上实现对插齿刀齿顶的半圆弧或全圆弧加工的工装夹具。

 

背景技术

插齿刀是一种用于对齿轮进行加工的现有刀具。目前，在汽车和摩托车的齿轮生产行业中，对齿轮的几何精度和耐用度的要求越来越高，包括齿轮齿根的根部造形要求也越来越高。为了增强齿轮齿根部的强度、耐用度、美观，齿轮的根部需要做成半圆弧或全圆弧。但是，由于目前设计的插齿刀或标准插齿刀的齿顶大部分都是前面齿顶宽要窄一点，而底边的齿顶宽要宽一点，并不是标准的全圆弧或半圆弧的形状，故这种插齿刀加工出来的齿轮，其根部也不是标准的全圆弧或半圆弧的形状。故需要改变插齿刀齿顶形状。要在插齿刀齿顶轴向上(直齿插齿刀)或螺旋方向上(斜齿插齿刀)做成半圆弧或是全圆弧，它在插齿刀齿顶轴向上或螺旋方向上是一个不等圆弧半径齿顶，加工起来比较困难。为了在插齿刀齿顶轴向上或螺旋方向上做成等圆弧半径，这就要求改变插齿刀的后角，才能使插齿刀齿顶在轴向上或螺旋方向上是等圆弧的，并且还要求插齿刀用后(修磨后)，齿顶仍能保证插齿刀插制齿轮的根径能满足齿轮齿根的技术要求。

现有的插齿刀齿顶轴向或是螺旋方向磨制的圆弧是在齿轮磨床Y7125或者工具磨床上磨制的，无法实现上述要求，其磨制的圆弧都是一段渐开线代替圆弧段，该圆弧段并不与插齿刀外圆和齿形渐开线平滑连接，形成的一个圆弧段有两个锐点、两个圆弧段有四个锐点。在插制齿轮时不仅仅不能加工出圆弧形齿根的齿轮，而且插齿刀齿顶锐点处易磨损或崩齿，使插齿刀寿命大大缩短。故如果能够研发出一种在普通工具磨床上实现插齿刀齿顶圆弧加工的工装夹具，则能够方便地加工出根部为半圆弧或全圆弧的齿轮，提高齿轮根部的强度、耐用度和美观，同时能够提高插齿刀使用寿命。

 

发明内容

针对上述现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是，怎样提供一种插齿刀齿顶圆弧加工工装夹具；该工装夹具用于普通工具磨床上，能够实现对插齿刀齿顶的半圆弧或全圆弧的磨制，使磨制的插齿刀齿顶圆弧平滑连接，无锐点，美观，能够提高插齿刀使用寿命，同时进一步也就实现了对齿轮根部弧形的加工。

为了解决上述技术问题，本发明中采用了如下的技术方案：

一种插齿刀齿顶圆弧加工工装夹具，包括机座，其特征在于所述机座上设置有具有横向移动控制功能的横向移动工作台，所述横向移动工作台上设置有具有纵向移动控制功能的纵向移动工作台，纵向移动工作台上设置有具有水平旋转控制功能的水平旋转工作台，水平旋转工作台上设置有正弦尺装置，正弦尺装置中正弦尺工作台下方一端的圆柱体抵接在固定于水平旋转工作台上的一个正弦尺定位块上，正弦尺工作台下方另一端的圆柱体搭接在位于水平旋转工作台上的组合量块上，所述正弦尺工作台上方的一端固定设置有一个固定顶尖座，固定顶尖座具有一个固定顶尖，正弦尺工作台上方的另一端固定设置有一个活动顶尖座，活动顶尖座具有一个活动顶尖，活动顶尖和固定顶尖正对设置且活动顶尖能够在一个安装在活动顶尖座上的分齿螺旋步进电机的控制下转动；所述机座上还设置有一个立柱，立柱下方设置有立柱升降控制机构，立柱上端超出正弦尺工作台并在侧面上设置有一个竖直平面内转动的成形砂轮，成形砂轮用于对定位于固定顶尖和活动顶尖之间的插齿刀齿顶进行研磨加工，立柱上还设置有一个用于带动成形砂轮旋转的砂轮动力电机，立柱顶部还设置有一个砂轮圆弧修整器，砂轮圆弧修整器的金刚笔与成形砂轮的研磨面位置对应并用于对该研磨面的弧形加工。

本夹具使用时，待加工的插齿刀的芯轴两端被定位于固定顶尖和活动顶尖之间，操纵纵向移动工作台可以实现插齿刀的纵向移动，操纵横向移动工作台可以实现插齿刀的横向移动，操纵水平旋转工作台可以实现插齿刀的水平旋转，成形砂轮在砂轮动力电机的带动下在固定位置旋转，靠操纵三个工作台运动实现砂轮与插齿刀之间的走位，实现对插齿刀齿顶的半圆弧或全圆弧研磨，根据正弦工作台组合量块高度的控制，可以控制插齿刀后角的大小调整，分齿螺旋步进电机用于带动插齿刀转动以加工下一个齿。具体加工时，本夹具的控制部分可以连接一个计算机，根据计算机程序控制各工作台运动即可实现插齿刀齿顶半圆弧或全圆弧的加工，其中自动控制部分根据自动控制领域常规知识即可设计得到，根据待加工插齿刀的各加工参数，换算为各工作台的运动参数，输入预设的控制程序，即可实现自动控制加工，实施时插齿刀应该位于水平旋转工作台的旋转中心位置，以便于程序运算，但该自动控制部分不属于本发明对现有技术做出贡献的地方，故不在此详述。

作为优化，所述活动顶尖上还设置有芯轴锁紧装置，所述芯轴锁紧装置具有一个夹持固定在插齿刀芯轴上的芯轴夹持部和一个固定在活动顶尖上的顶尖固定部。优化后，能够更好地实现对插齿刀的固定，防止插齿刀在加工过程中掉落。

作为另一优化，还包括由正弦尺锁紧装置，所述正弦尺锁紧装置包括一个弧形的连接块，连接块中空形成一个弧形槽，连接块一端可转动地定位在水平旋转工作台上，连接块另一端靠一个锁紧螺栓穿过弧形槽后定位在正弦尺工作台上。本正弦尺锁紧装置，能够将倾斜度设置好的正弦尺工作台锁紧固定，防止加工过程中正弦尺工作台发生移动。其中，采用一个带弧形槽的弧形连接块作为固定件，可以使得当正弦尺工作台位于任意倾斜度时，锁紧螺栓均位于该弧形槽内，只需旋紧锁紧螺栓，即可锁紧固定，故操作非常方便快捷。

综上所述，本发明的工装夹具，使用于现有的工具磨床上，即能够实现对插齿刀齿顶圆弧段的磨制，能够使磨制的插齿刀齿顶圆弧平滑连接，无锐点，美观，使插齿刀的寿命提高3～5倍。

 

附图说明

图1为本发明具体实施时的结构示意图。

图2为本发明具体实施时采用的砂轮圆弧修整器的结构示意图。

 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。

如图1和图2所示，一种插齿刀齿顶圆弧加工工装夹具，包括机座1，所述机座1上设置有具有横向移动控制功能的横向移动工作台2，所述横向移动工作台2上设置有具有纵向移动控制功能的纵向移动工作台3，纵向移动工作台3上设置有具有水平旋转控制功能的水平旋转工作台4，水平旋转工作台4上设置有正弦尺装置，正弦尺装置中正弦尺工作台5下方一端的圆柱体抵接在固定于水平旋转工作台上的一个正弦尺定位块6上，正弦尺工作台5下方另一端的圆柱体搭接在位于水平旋转工作台上的组合量块7上，所述正弦尺工作台5上方的一端固定设置有一个固定顶尖座8，固定顶尖座8具有一个固定顶尖，正弦尺工作台5上方的另一端固定设置有一个活动顶尖座9，活动顶尖座9具有一个活动顶尖，活动顶尖和固定顶尖正对设置且活动顶尖能够在一个安装在活动顶尖座9上的分齿螺旋步进电机10的控制下同步转动；所述机座1上还设置有一个立柱20，立柱20下方设置有立柱升降控制机构，立柱20上端超出正弦尺工作台并在侧面上设置有一个竖直平面内转动的成形砂轮11，成形砂轮11用于对定位于固定顶尖和活动顶尖之间的插齿刀12齿顶进行研磨加工，立柱20上还设置有一个用于带动成形砂轮旋转的砂轮动力电机13，立柱20顶部还设置有一个砂轮圆弧修整器14，砂轮圆弧修整器14的金刚笔与成形砂轮11的研磨面位置对应并用于对该研磨面的弧形加工。所述活动顶尖上还设置有芯轴锁紧装置15，所述芯轴锁紧装置15具有一个夹持固定在插齿刀芯轴上的芯轴夹持部和一个固定在活动顶尖上的顶尖固定部。还包括由正弦尺锁紧装置，所述正弦尺锁紧装置包括一个弧形的连接块16，连接块16中空形成一个弧形槽，连接块16一端可转动地定位在水平旋转工作台上，连接块另一端靠一个锁紧螺栓17穿过弧形槽后定位在正弦尺工作台上。

具体实施时，所述机座即为现有的工具磨床的机座，所述具有横向移动控制功能的横向移动工作台2属于现有技术，由于插齿刀的横向移动无需自动控制，故具体实施时可以采用机械手柄21操纵移动的结构。所述纵向移动工作台3也属于现有技术，由于纵向移动工作台3需要精确控制以实现砂轮走刀，故可以采用靠一个纵向移动步进电机18来实现自动控制的结构方式。所述水平旋转工作台4也属于现有技术，具体实施时，甚至可以直接采用自身具有横向移动工作台、纵向移动工作台和水平旋转工作台的磨床，属于落入本发明保护范围；另外实施时，改变工作台的叠合位置属于等同技术方案的替换，也应落入本发明的保护范围。所述正弦尺装置，也可以直接采用成熟的现有产品进行组装即可；采用的组合量块7的高度，可以根据需要进行调整替换。所述两个顶尖座和顶尖也属于定位夹具领域常用的定位夹具，故不在此详细详述，其中活动顶尖的后端可以直接固定连接在分齿螺旋步进电机10的输出轴上，靠其带动同步旋转实现分齿加工控制。活动顶尖上设置的芯轴锁紧装置15中，芯轴夹持部实施时如图1所示可以采用一个卡套的结构形式卡接在芯轴上，所述顶尖固定部为直接固定在活动顶尖上。具体实施时，为了便于自动控制，立柱20下方的立柱升降控制机构，可以采用一个立柱升降步进电机19进行控制，如图1所示，立柱升降步进电机19是横向设置的，可以采用一个丝杆螺母机构连接到立柱下方将转动转化为直线运动，实现升降控制。本具体实施方式中，砂轮圆弧修整器采用了申请人以前公司研发的一个产品，其具体结构如图2所示，不在此详述，应视为已充分公开。当然，具体实施时，也还可以采用现有的其他具有等同功能的砂轮圆弧修整器，应仍视为落入本发明保护范围。所述成形砂轮11与砂轮动力电机13之间可以采用链条传动、齿轮传动等等传动方式，均应视为落入本发明保护范围。另外，具体实施时，在控制系统中，还需要设置一台计算机，计算机分别与纵向移动步进电机18、控制水平旋转工作台转动的电机、立柱升降步进电机19、分齿螺旋步进电机10和砂轮动力电机13相连接，并靠预设的自动程序实现自动控制。自动控制部分的具体设置，不属于本发明对现有技术做出贡献的地方，故不在此详细叙述。

具体修整时，其工作步骤为：1.调整砂轮圆弧修整器的金钢笔与砂轮的相对位置，把砂轮修成一个或是两个凹圆弧。2.将正弦尺工作台置于水平旋转工作台上并靠调整组合量块的高度调整插齿刀后角αeo，再将水平旋转工作台转动一个螺旋角β。3.将插齿刀装入芯轴上(孔式插齿刀)置于正弦尺上两顶尖之间。4.起动单板计算机，三台步进电机照单板计算程序进行工作磨制插齿刀齿顶半圆弧或全圆弧。

本具体实施方式还提供修整具体实例如下。待加工直齿插齿刀设计参数为M3 α20°Z34γ5°αe6°Sf5.45  B22  de111.54。具体加工步骤为：1、根据以上插齿刀设计参数(或成品插齿刀测量参数)计算出工装和工具磨床调整参数：R=0.96，h=0.492,αeo=4°32′。2、采用砂轮圆弧修整器将砂轮外圆修整成中凹的全圆弧半径为R=0.96，圆弧深度为h=0.492。3、将正弦尺工作台一边抬高，其夹角为αeo=4°32′。4、水平旋转工作台旋转一个螺旋角为βf=0°。5、将插齿刀固定于正弦尺工作台上的两顶尖之间。6、调整砂轮圆弧半径中心，插齿刀单齿中心与芯轴中心在一条直线上为止。7、开启自动控制的计算机，输入插齿刀设计和计算参数即可起动整机，就可进行插齿刀齿顶圆弧的磨制了。

综上所述，本发明具体使用时能够用于插齿刀的加工和修复研磨，其与现有齿轮磨床Y7125上磨制的插齿刀齿顶圆弧相比圆弧与插齿刀齿顶外圆和插齿刀齿形渐开线平滑连接无锐点，提高了插齿刀齿顶的强度、耐用度和美观。由于在磨制过程中是由单板计算机控制，实现了自动进刀、自动分齿、自动走螺旋、提高了磨制齿顶圆弧的一至性、粗糙度和效率。现有技术中还没有插齿刀齿顶圆弧磨制的专用机床，故本发明填补了这一空白。