專利名稱：高精度鼓形漸開線凸輪磨削裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于精密制造技術領域，涉及一種高精度鼓形漸開線凸輪的磨削裝置及調整方法。
背景技術：
漸開線凸輪是凸輪-擋板式磨齒機(例如Y7125、Y7431等)展成系統(tǒng)中最精密的元件，被磨齒輪或齒輪刀具的齒廓加工精度主要來自漸開線凸輪的面形精度、漸開線凸輪的安裝精度、漸開線凸輪與擋板的配合精度及展成系統(tǒng)的剛度等。國內商品漸開線凸輪的加工多采用單基圓盤式漸開線凸輪磨削裝置，加工原理性誤差的存在致使?jié)u開線凸輪的面形加工精度較低。商品漸開線凸輪面形沿寬度(安裝軸線)方向的截面曲線為一直線，工作時漸開線凸輪與擋板的瞬時接觸區(qū)域理論上為一直線。由于擋板工作面的加工誤差及漸開線凸輪安裝誤差的存在，致使?jié)u開線凸輪的安裝軸線與擋板的工作面不再平行。此時，漸 開線凸輪與擋板的接觸區(qū)域偏向于凸輪的兩端面。不但漸開線凸輪在該區(qū)域的面形精度較低，而且漸開線凸輪與擋板的有效接觸寬度不足，致使機床成展成系統(tǒng)的剛度下降，進一步影響齒輪漸開線齒廓的加工精度。此外，漸開線凸輪和擋板在上述環(huán)境下工作時會造成磨損，嚴重時甚至會造成漸開線凸輪面形精度的下降。鼓形漸開線凸輪沿齒寬方向的截面曲線為一對稱的凸形曲線。理論上鼓形漸開線凸輪與擋板的接觸為點接觸，但由于鼓形量非常小(微米級)，且漸開線凸輪在工作過程中要承受上千N的作用力，彈性變形會增大鼓形漸開線凸輪與擋板沿凸輪安裝軸線方向上的接觸寬度。另外，鼓形漸開線凸輪與擋板有較好的適應性，即使擋板工作面與加工主軸(即凸輪安裝軸線)不嚴格平行，在一定范圍內，鼓形漸開線凸輪仍能保證與擋板的良好配合。因此，研制高精度鼓形漸開線凸輪對于增強與擋板的適應性及提高漸開線齒輪或齒輪刀具的齒廓加工精度具有重要的現(xiàn)實意義與應用價值。然而，目前在鼓形漸開線凸輪及其磨削裝置方面，目前未見有文獻記載。發(fā)明技術方案為研制高等級的標準齒輪及齒輪刀具，并解決漸開線凸輪和擋板的配合適應性問題，本發(fā)明提供了一種鼓形量可調式漸開線凸輪磨削裝置。本發(fā)明提供的鼓形漸開線凸輪磨削裝置包括三部分鼓形漸開線凸輪展成機構、鼓形量調整機構及砂輪磨削機構。鼓形漸開線凸輪展成機構包括I直流電機、2絲杠、3移動平臺、4傳動桿、5龍門擋板、6雙滾輪、7漸開線凸輪以及12雙導軌組成。I直流電機與2絲杠相聯(lián)接；4傳動桿一端與6雙滾輪的芯軸通過頂尖螺釘聯(lián)接，另一端與2絲杠配合的3移動臺連接；5龍門擋板固定在12雙導軌上，且其工作面與12雙導軌工作面垂直；手輪通過錐齒輪副與2絲杠形成傳動鏈；7漸開線凸輪同6雙滾輪固定在同一根芯軸上。為了增加滾輪組件運動的平穩(wěn)性，其上安裝了一個配重凸輪。砂輪磨削機構包括8砂輪修整器、9軸承箱、10彈性聯(lián)軸器、11電動機、13砂輪以及15差動微進給機構；其中11電動機安裝在防振工作臺上并通過10彈性聯(lián)軸器與9軸承箱聯(lián)接；13砂輪為端面碗型砂輪，經砂輪主軸、彈性聯(lián)軸器與電機輸出軸連接；8砂輪修整器由16旋轉手柄、17進給旋鈕、18金剛石筆、19支架等構成，并安裝在防振工作臺上；砂輪修整器的修整方向與展成機構中的導軌垂直；差動進給器固定在基座上，與軸承箱底部的端凸臺配合，如圖2所示。鼓形量調整機構包括20前彈簧片支架、21鎖緊螺栓、22保持架、23鼓形量調整螺桿、24基座、26上楔塊、27下楔塊、25后彈簧片支架和28彈簧卡片。24基座固定在防振工作臺上；13砂輪及9軸承箱由前后四個簧片支架(20和25)支撐，其中20前簧片固定在26上楔塊上，25后彈簧片固定在24基座上；上、下楔塊相配合并安裝在24基座的溝槽內；上楔塊在17鎖緊螺釘?shù)囊粋乳_有與水平方向成75°角的斜槽；將23鼓形量調整螺桿通過22保持架與27下楔塊的螺栓孔相聯(lián)接，并固定在基座的一側。本發(fā)明采用雙滾輪一雙導軌式漸開線展成機構，符合漸開線的成型原理。只要保證砂輪的工作面垂直于導軌的工作面，就能加工出以滾輪為基圓的漸開線。磨削鼓形漸開線凸輪則采用內錐砂輪。在彈性聯(lián)軸器許可的軸夾角范圍內微調砂輪軸與雙導軌之間的夾 角，同時保證砂輪修整器的修整方向始終垂直于雙導軌的工作面。這樣既能保證加工出的鼓形漸開線凸輪中截面漸開線的加工精度，又能使凸輪沿寬度方向具有一定的鼓形量。鼓形量大小的調整可通過楔塊機構抬升軸承箱前簧片支架來實現(xiàn)。漸開線凸輪的寬度b，砂輪的工作直徑d和砂輪工作面的內錐角Θ的大小決定了漸開線凸輪鼓形量S的大小。內錐砂輪的軸線在兩滾輪的中間線上，并且內錐面的頂端母線與導軌面垂直，砂輪軸線與導軌面的夾角即為內錐角Θ ;假設通過轉動鼓形量調整螺桿，推動下楔塊Y方向的位移為△，楔塊的設計傾角為β，軸承箱的前后彈簧片之間距離為1，則鼓形量δ表達式可推導為(5 = (―- Λ/(—)2 - b2 ) sin^，下楔塊Y方向位移
2 V 2 '
量Δ與相關參數(shù)的關系式Δ =...........................。
tan /i當砂輪的工作直徑d，凸輪寬度b，楔塊的設計傾角β以及支撐彈簧片的間距I為定值后，鼓形量的大小δ與砂輪內錐角Θ相對應；下楔塊的位移量△與鼓形量也是δ相對應的。因此，通過控制下楔塊Y方向上的位移量Λ可實現(xiàn)相應鼓形量δ漸開線凸輪加工。本發(fā)明的有益效果雙滾輪一導軌式展成機構符合漸開線的成型原理，沒有加工原理性誤差，因此加工漸開線的精度高；鼓形量調整機構結構簡單，靈敏度高，可實現(xiàn)(Γ5μ m鼓形量的連續(xù)調整，且調整后不影響凸輪中截面漸開線的加工精度；鼓形量的存在，降低了擋板工作面與加工主軸軸線間的平行度要求，增強了工作過程中漸開線凸輪與擋板的接觸適應性。


圖I是鼓形漸開線凸輪磨削裝置結構示意圖。
圖2是砂輪修整器結構示意圖。圖3是鼓形量調整結構示意圖。圖4為圖2的A-A向剖視圖。I直流電機；2絲杠；3移動平臺；4推桿；5龍門擋板；6滾輪；7 ;漸開線凸輪；8砂輪修整器；9軸承箱；10聯(lián)軸器；11電動機；12砂輪；13手輪；14平臺；15差動微進給機構；16旋轉手柄；17進給旋鈕；18金剛石筆；19支架；20前簧片支架；21緊定螺釘；22保持架；23鼓形量調整螺桿；24基座；25后簧片支架；26上楔塊；27下楔塊；28彈簧卡片。
具體實施例方式本發(fā)明提供的鼓形漸開線裝置中的雙滾輪即為待加工漸開線的基圓。根據待加工漸開線凸輪基圓的大小選擇配對的凸輪座和雙滾輪，并將其組裝到同一根芯軸上。磨削前， 調整龍門擋板工作面盡量與滾輪組件的平動方向垂直。根據鼓形量的加工要求，通過鼓形量調整螺桿推動下楔塊沿Y方向運動，同時下楔塊推動上楔塊沿Z方向運動，從而改變了砂輪軸與與導軌面之間的夾角。以磨削漸開線凸輪寬度b=25 _、鼓形量δ=1 μπι的漸開線凸輪，選用砂輪工作直徑d=140 mm的碗型端面砂輪，楔塊設計傾角β=5°，軸承箱的前后彈簧片之間距離為1=150 mm為例，則下楔塊從零位開始沿Y方向水平推進Λ =3. 25 mm。鼓形量調整完畢后，用緊定螺釘將楔塊機構鎖死，然后修整砂輪以獲得合適內錐角的錐砂輪工作面。確定砂輪軸熱伸長量，即砂輪主軸開始轉動到達到熱平衡狀態(tài)時砂輪主軸的軸向伸長量。一般開車2小時后砂輪主軸會達到熱平衡狀態(tài)，此過程也稱為開車預熱過程。預熱前的對刀結束后要根據砂輪軸的熱伸長量進行退刀操作。對刀時轉動滾輪組件與導軌之間的相對轉動位置，同時保證雙滾輪能與龍門擋板緊靠，從而確定滾動組件的初始位置與運動方向。開動展成運動電機，電機帶動絲杠轉動，并通過傳動桿推動滾輪組件在導軌上做純滾動。不管砂輪內錐角大小如何，砂輪修整器的運動方向始終垂直于導軌工作面，從而保證了該處內錐砂輪的母線與導軌工作面垂直。因此，凸輪中截面的漸開線的加工精度能夠得以保證。在該裝置上設置行程開關并控制展成直線運動電機的正反轉，以實現(xiàn)漸開線凸輪的自動往復磨削。精磨時通過差動螺紋微進給裝置控制O. 5 μ m的進給量，并經過一定時間的清火花磨削過程與光整加工過程，使?jié)u開線凸輪面形獲得較高的漸開線精度和較低的表面粗糙度。I μ m鼓形量的漸開線凸輪在大平面砂輪磨齒機上安裝時，允許其安裝軸線與擋板工作面之間有不超過I. 4'的夾角。
權利要求
1.一種高精度鼓形漸開線凸輪磨削裝置，其特征在于，該裝置包括三部分鼓形漸開線凸輪展成機構、鼓形量調整機構及砂輪磨削機構； 鼓形漸開線凸輪展成機構包括直流電機(I)、絲杠(2)、移動平臺(3)、傳動桿(4)、龍門擋板(5)、雙滾輪(6)、漸開線凸輪(7)以及雙導軌(12)組成；直流電機(I)與絲杠(2)相聯(lián)接；傳動桿(4) 一端與雙滾輪(6)的芯軸通過頂尖螺釘聯(lián)接，另一端與絲杠(2)配合的移動臺(3)連接；龍門擋板(5)固定在雙導軌(12)上，且其工作面與雙導軌(12)工作面垂直；手輪通過錐齒輪副與絲杠(2)形成傳動鏈；漸開線凸輪(7)同雙滾輪(6)固定在同一根芯軸上； 砂輪磨削機構包括砂輪修整器(8)、軸承箱(9)、彈性聯(lián)軸器(10)、電動機(11)、砂輪(13)以及差動微進給機構(15);其中電動機(11)安裝在防振工作臺上并通過彈性聯(lián)軸器(10)與軸承箱(9)聯(lián)接；砂輪(13)為端面碗型砂輪，經砂輪主軸、彈性聯(lián)軸器與電機輸出軸連接；砂輪修整器(8)由旋轉手柄(16)、進給旋鈕(17)、金剛石筆(18)、支架(19)構成，安 裝在防振工作臺上；砂輪修整器的修整方向與展成機構中的導軌垂直；差動進給器固定在基座上，與軸承箱底部的端凸臺配合； 鼓形量調整機構包括前彈簧片支架(20)、鎖緊螺栓(21)、保持架(22)、鼓形量調整螺桿(23)、基座(24)、上楔塊(26)、下楔塊(27)、后彈簧片支架(25)和彈簧卡片(28);基座(24)固定在防振工作臺上；砂輪(13)及軸承箱(9)由前后四個簧片支架(19)支撐，其中前簧片支架(20)固定在楔塊(26)上，后彈簧片支架(25)固定在基座(24)上；上楔塊(26)、下楔塊(27 )相配合并安裝在基座(24)的溝槽內；上楔塊(26 )在鎖緊螺釘(17 )的一側開有與水平方向成75°角的斜槽；將鼓形量調整螺桿(23)通過保持架(22)與下楔塊(27)的螺栓孔相聯(lián)接，并固定在基座的一側。
全文摘要
一種鼓形量可調式漸開線凸輪磨削裝置，由鼓形漸開線凸輪展成機構、鼓形量調整機構及砂輪磨削機構組成。展成機構采用雙滾輪—雙導軌式機械展成機構；鼓形量的調整是在彈性聯(lián)軸器軸夾角許可的范圍內通過楔塊機構微調砂輪軸與滾動組件運動方向的夾角，利用修整方向垂直于展成機構中雙導軌的工作面的砂輪修整器將砂輪的端平面修整成內錐面，實現(xiàn)不同鼓形量漸開線凸輪的加工，漸開線凸輪的鼓形量調整后不影響凸輪中截面處的漸開線加工精度。本發(fā)明漸開線加工精度高；結構簡單，靈敏度高，可實現(xiàn)0~5μm鼓形量的連續(xù)調整，且調整后不影響加工精度；鼓形量的存在，降低了擋板工作面與加工主軸軸線間的平行度要求，增強了工作過程中鼓形漸開線凸輪與擋板的適應性。
文檔編號B24B19/12GK102941519SQ20121046645
公開日2013年2月27日 申請日期2012年11月18日 優(yōu)先權日2012年11月18日
發(fā)明者凌四營, 王立鼎, 柳強, 婁志峰, 馬勇, 王曉東 申請人:大連理工大學