一種端齒的研齒方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種端齒的研齒方法，屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]端齒盤由一對(duì)齒數(shù)、模數(shù)、齒形皆相同的“端面齒輪”構(gòu)成，是一種高精度的角度標(biāo)準(zhǔn)元件，即可作為分度裝置用于精密加工，又可作為角度基準(zhǔn)用于精密測量。為加工出0.2"以上分度精度的超精密端齒盤，需要在專用設(shè)備上進(jìn)行研齒。
[0003]現(xiàn)有端齒研齒機(jī)床采用圖1所示的撞擊式研齒方法，下齒盤固定在工作臺(tái)面上，上齒盤垂直地抬起、落下。上齒盤往復(fù)運(yùn)動(dòng)的整個(gè)行程中，僅在落下轉(zhuǎn)為抬起的瞬間發(fā)生對(duì)研，加工效率低；齒面間磨料用乏后，無法自動(dòng)地添加，進(jìn)一步降低加工效率；在微觀尺度上，其加工機(jī)理以壓陷、鑿削為主，齒面微觀形貌較差，難以加工出高精度端齒盤。
[0004]部分端齒研齒機(jī)床采用圖2所示的改進(jìn)型研齒方法，在上齒盤上固定一根彈簧，施加一個(gè)恒定的切向力P。上齒盤往復(fù)運(yùn)動(dòng)的行程中，齒面A始終與下齒盤貼合，加工效率較高，為使齒面B切削量相同，需定時(shí)將切向力P手動(dòng)換向，設(shè)備自動(dòng)化程度較低；研齒過程中，齒面始終貼合在一起，磨料無法進(jìn)入到齒面的間隙中，加工效率的提高是有限的；在大小恒定的切向力P的作用下，會(huì)產(chǎn)生類似平面刮研的塌邊現(xiàn)象，造成齒頂變尖，影響端齒盤的加工精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的:本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，探索出一種端齒的研齒方法，其目的是提高端齒盤研齒的加工效率和加工精度。
[0006]本發(fā)明采取的技術(shù)解決方案:下齒盤固定在研齒機(jī)床的基座上，上齒盤通過螺母固定在花鍵軸的上端，齒輪及凸輪固定在水平軸上，凸輪與花鍵軸下端的頂桿接觸，頂桿的行程等于端齒齒高h(yuǎn)，齒輪固定在曲軸上，齒輪與齒輪相互嚙合形成齒輪副，齒輪傳動(dòng)比i=1:2，曲軸、撥叉和擺桿組成曲柄搖塊機(jī)構(gòu)，推桿固定在花鍵軸套上，擺桿與推桿相接觸；裝配時(shí)固定擺桿，調(diào)節(jié)凸輪的角向位置，使花鍵軸垂直運(yùn)動(dòng)至上齒盤的最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)，花鍵軸左右擺動(dòng)換向，從上齒盤的一個(gè)齒面到另外一個(gè)齒面，研齒時(shí)，水平軸帶動(dòng)凸輪回轉(zhuǎn)，凸輪推動(dòng)頂桿、花鍵軸及上齒盤垂直運(yùn)動(dòng)，水平軸帶動(dòng)齒輪回轉(zhuǎn)，齒輪與齒輪嚙合，齒輪帶動(dòng)曲軸回轉(zhuǎn)，將曲軸的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成擺桿繞軸的左右擺動(dòng)，擺桿推動(dòng)推桿繞花鍵軸的中心線左右擺動(dòng)，推桿通過花鍵軸套推動(dòng)花鍵軸左右擺動(dòng)。
[0007]擺桿下端設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)推桿的擺動(dòng)幅度A，使擺動(dòng)幅度A與端齒齒寬相適應(yīng)。
[0008]本發(fā)明相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)存在以下有益效果:
[0009]本發(fā)明通過擺動(dòng)機(jī)構(gòu)使齒面A、齒面B交替地貼合對(duì)研；通過擺動(dòng)機(jī)構(gòu)改變切向力大小，在嚙合面積增大時(shí)增加齒面間正壓力，嚙合面積減小時(shí)降低齒面間正壓力，避免了齒頂變尖造成的精度問題。擺動(dòng)機(jī)構(gòu)的功能可以通過力矩馬達(dá)來實(shí)現(xiàn)，但為了降低成本、簡化結(jié)構(gòu)，本發(fā)明采用曲柄搖塊機(jī)構(gòu)來近似地滿足上述要求。
[0010]首先，研齒過程中始終有一側(cè)齒面在正壓力的作用下對(duì)研，加工效率較高；其次，上齒盤沿一側(cè)齒面抬起、落下一個(gè)行程后即對(duì)研另外一側(cè)齒面，磨料更換及時(shí)，進(jìn)一步提高加工效率；再次，正壓力大小根據(jù)嚙合面積變化，避免造成齒形變尖的問題，加工精度較高；最后，在微觀尺度上，其加工機(jī)理以刮擦、切削為主，齒面微觀形貌較好，有利于加工出高精度的端齒盤。
【附圖說明】
[0011 ] 圖1為現(xiàn)有端齒研齒機(jī)床采用的撞擊式研齒方法；
[0012]圖2為部分端齒研齒機(jī)床采用的改進(jìn)型研齒方法；
[0013]圖3為本發(fā)明采用的研齒方法；
[0014]圖4為本發(fā)明端齒研齒機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0015]下面通過具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步詳細(xì)說明。
[0016]下齒盤3固定在研齒機(jī)床的基座4上，上齒盤2通過螺母1固定在花鍵軸5的上端，下齒盤3與上齒盤2的同軸度由機(jī)床精度及裝夾精度共同予以保證，齒輪15及凸輪8固定在水平軸9上，頂桿7與花鍵軸5之間采用螺紋連接，凸輪8與頂桿7相接觸，頂桿7的行程等于端齒齒高h(yuǎn)，齒輪14固定在曲軸12上，齒輪15與齒輪14相互嚙合形成齒輪副，齒輪傳動(dòng)比i = 1:2，曲軸12、撥叉13和擺桿17組成曲柄搖塊機(jī)構(gòu)，推桿16固定在花鍵軸套6上，擺桿17與推桿16相接觸；裝配時(shí)，固定擺桿17，調(diào)節(jié)凸輪8的角向位置，使花鍵軸5垂直運(yùn)動(dòng)至上齒盤2的最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)，花鍵軸5左右擺動(dòng)換向，從上齒盤2的一個(gè)齒面到另外一個(gè)齒面，調(diào)節(jié)擺桿17下端的調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，調(diào)節(jié)推桿16的擺動(dòng)幅度A，使擺動(dòng)幅度A與端齒齒寬相適應(yīng)；研齒時(shí)，上齒盤2相對(duì)下齒盤3運(yùn)動(dòng)，該運(yùn)動(dòng)是由垂直運(yùn)動(dòng)分量和左右擺動(dòng)分量合成的。垂直運(yùn)動(dòng)分量為研齒主運(yùn)動(dòng)，其作用是帶動(dòng)上齒盤2往復(fù)地抬起、落下；左右擺動(dòng)分量為研齒進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，其作用是提供方向及大小按規(guī)律變化的側(cè)向力。水平軸9為主動(dòng)軸，動(dòng)力在其上分為兩個(gè)路徑傳遞。路徑一，水平軸9帶動(dòng)凸輪8回轉(zhuǎn)，凸輪8推動(dòng)頂桿7、花鍵軸5及上齒盤2上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，即垂直運(yùn)動(dòng)分量；路徑二，水平軸9帶動(dòng)齒輪15回轉(zhuǎn)，齒輪15與齒輪14嚙合，齒輪14帶動(dòng)曲軸12回轉(zhuǎn)，曲軸12 (曲柄)、撥叉13 (搖塊)和擺桿17組成曲柄搖塊機(jī)構(gòu)，將曲軸12的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成擺桿17繞軸19的左右擺動(dòng)，擺桿17推動(dòng)推桿16、花鍵軸套6、花鍵軸5及上齒盤2繞花鍵軸5的中心線左右擺動(dòng)，即左右擺動(dòng)分量。
[0017]其中，齒輪14與齒輪15的傳動(dòng)比為i = 1: 2，保證花鍵軸5垂直運(yùn)動(dòng)兩個(gè)行程的過程中左右擺動(dòng)一個(gè)行程，即上齒盤2沿下齒盤3的齒面A抬起、落下一個(gè)行程后，再沿齒面B抬起、落下一個(gè)行程。垂直運(yùn)動(dòng)行程大小為端齒高度h，左右擺動(dòng)幅度大小為A = 360° /N(N為端齒盤齒數(shù))。裝配時(shí)調(diào)整凸輪8的角向位置，即協(xié)調(diào)垂直運(yùn)動(dòng)及左右擺動(dòng)的起始點(diǎn)，保證以恒定力矩驅(qū)動(dòng)曲軸12回轉(zhuǎn)時(shí)，擺桿的輸出力矩(等效于作用在上齒盤的側(cè)向力)在上齒盤沿齒面上升轉(zhuǎn)為下降的瞬間等于零，此時(shí)嚙合面積最??；在上齒盤沿齒面下降轉(zhuǎn)為上升的瞬間接近峰值，此時(shí)嚙合面積最大，從而保證側(cè)向力的大小近似正比于嚙合面積的大小。經(jīng)試驗(yàn)驗(yàn)證，本發(fā)明加工分度精度<0.2〃、重復(fù)定位精度<0.1"的端齒盤，工時(shí)為120小時(shí)左右，$父現(xiàn)有技術(shù)有顯者提1?。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種端齒的研齒方法，其特征是:下齒盤(3)固定在研齒機(jī)床的基座(4)上，上齒盤(2)通過螺母(1)固定在花鍵軸(5)的上端，齒輪(15)及凸輪(8)固定在水平軸(9)上，凸輪(8)與花鍵軸(5)下端的頂桿(7)接觸，頂桿(7)的行程等于端齒齒高h(yuǎn)，齒輪(14)固定在曲軸(12)上，齒輪(15)與齒輪(14)相互嚙合形成齒輪副，齒輪傳動(dòng)比i = 1:2，曲軸(12)、撥叉(13)和擺桿(17)組成曲柄搖塊機(jī)構(gòu)，推桿(16)固定在花鍵軸套(6)上，擺桿(17)與推桿(16)相接觸；裝配時(shí)，固定擺桿(17)，調(diào)節(jié)凸輪⑶的角向位置，使花鍵軸(5)垂直運(yùn)動(dòng)至上齒盤(2)的最高點(diǎn)或最低點(diǎn)時(shí)，花鍵軸(5)左右擺動(dòng)換向，從上齒盤(2)的一個(gè)齒面到另外一個(gè)齒面；研齒時(shí)，水平軸(9)帶動(dòng)凸輪(8)回轉(zhuǎn)，凸輪(8)推動(dòng)頂桿(7)、花鍵軸(5)及上齒盤(2)垂直運(yùn)動(dòng)，水平軸(9)帶動(dòng)齒輪(15)回轉(zhuǎn)，齒輪(15)與齒輪(14)嚙合，齒輪(14)帶動(dòng)曲軸(12)回轉(zhuǎn)，將曲軸(12)的整周回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成擺桿(17)繞軸(19)的左右擺動(dòng)，擺桿(17)推動(dòng)推桿(16)繞花鍵軸(5)的中心線左右擺動(dòng)，推桿(16)通過花鍵軸套(6)推動(dòng)花鍵軸(5)左右擺動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的端齒盤研齒方法，其特征是:擺桿(17)下端設(shè)有調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，用于調(diào)節(jié)推桿(16)的擺動(dòng)幅度A，使擺動(dòng)幅度A與端齒齒寬相適應(yīng)。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種端齒的研齒方法，屬于機(jī)械加工技術(shù)領(lǐng)域。本發(fā)明通過擺動(dòng)機(jī)構(gòu)使齒面A、齒面B交替地貼合對(duì)研；通過擺動(dòng)機(jī)構(gòu)改變切向力大小，在嚙合面積增大時(shí)增加齒面間正壓力，嚙合面積減小時(shí)降低齒面間正壓力，避免了齒頂變尖造成的精度問題。本發(fā)明在研齒過程中始終有一側(cè)齒面在正壓力的作用下對(duì)研，加工效率較高；其次，上齒盤沿一側(cè)齒面抬起、落下一個(gè)行程后即對(duì)研另外一側(cè)齒面，磨料更換及時(shí)，進(jìn)一步提高加工效率；再次，正壓力大小根據(jù)嚙合面積變化，避免造成齒形變尖的問題，加工精度較高；最后，在微觀尺度上，其加工機(jī)理以刮擦、切削為主，齒面微觀形貌較好，有利于加工出高精度的端齒盤。
【IPC分類】B23F15/06
【公開號(hào)】CN105234501
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510736786
【發(fā)明人】刁建東, 楊輝, 高英
【申請(qǐng)人】中國航空工業(yè)集團(tuán)公司北京航空精密機(jī)械研究所
【公開日】2016年1月13日
【申請(qǐng)日】2015年11月3日