本發(fā)明屬于自由磨具光整加工領(lǐng)域。具體為一種零件可多工位裝夾并同步附加豎直方向往復運動的工裝裝置及采用此裝置進行旋流式滾磨光整加工的方法。

背景技術(shù)：

旋流式滾磨光整加工是一種自由磨具光整加工方法，廣泛應用于中小型短軸、凸輪軸、曲軸及齒輪軸等零件的表面去毛刺、降低粗糙度值等目的的光整加工。發(fā)明專利ZL92100312.9的“旋流式高精拋磨加工設備及工藝”最早提出了“主軸帶動工件插入盛滿磨塊的滾筒中，主軸與滾筒分別做回轉(zhuǎn)運動且一般二者旋轉(zhuǎn)方向相反”這一旋流式滾磨加工的光整設備的基本原理及加工工藝。實用新型專利“一種自動光整機”(ZL201020684929.8)進一步完善了旋流式滾磨光整加工設備的基本結(jié)構(gòu)。

目前，一般情況下當采用旋流式滾磨光整加工時，是將被加工零件與設備主軸同軸剛性聯(lián)接這一裝夾實施方式進行加工。而對于加工油泵齒輪軸來說，一方面每個主軸單獨裝夾一個零件加工效率很低。另一方面，油泵齒輪軸豎直裝夾，加工過程中始終處于與滾筒相對固定的高度，故齒輪端面的加工效果很差。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的主要缺陷，本發(fā)明提出一種采用旋流式滾磨光整設備的主軸回轉(zhuǎn)運動同步驅(qū)動可豎直方向往復運動的圓形陣列多工位油泵齒輪軸工裝結(jié)構(gòu)，目的在于解決現(xiàn)有工裝加工效率低，齒輪端面加工效果差的難題。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案：

油泵齒輪軸旋流式滾磨光整加工工裝裝置，包括凸輪機構(gòu)和圓陣列工裝體，所述凸輪機構(gòu)包括銷座(1)、回轉(zhuǎn)銷(2)、圓柱凸輪(3)，回轉(zhuǎn)銷(2)一端與所述圓柱凸輪(3)的螺旋凹槽配合、另一端與所述銷座(1)固定，螺旋凹槽環(huán)繞圓柱凸輪(3)一周，所述圓柱凸輪(3)與光整機主軸(12)通過可移動花鍵聯(lián)接，所述銷座(1)與光整機主軸箱(11)固定連接；工作時當光整機主軸(12)旋轉(zhuǎn)運動時，光整機主軸(12)的旋轉(zhuǎn)運動使圓柱凸輪(3)既做旋轉(zhuǎn)運動又同步做豎直往復運動，帶動整個圓陣列工裝體在加工過程中既做旋轉(zhuǎn)運動又做豎直上下的往復運動；所述圓陣列工裝體包含工裝軸(4)、上頂尖盤(5)、至少2套以上的夾調(diào)機構(gòu)(6)、下頂尖(7)、下頂尖盤(8)，所述工裝軸(4)的中部有螺紋并穿過所述上頂尖盤(5)和下頂尖盤(8)的中心，所述下頂尖盤(8)固定在所述工裝軸(4)的下端，所述上頂尖盤(5)通過上螺母(10)和下螺母(9)鎖緊固定上頂尖盤(5)，通過調(diào)節(jié)上螺母(10)和下螺母(9)調(diào)整所述上頂尖盤(5)與下頂尖盤(8)的軸向距離。

所述的裝置，圓柱凸輪(3)豎直運動幅度為e，e＝20mm。

所述的裝置，所述至少2套以上的夾調(diào)機構(gòu)(6)圓陣列分布在上頂尖盤(5)上，所述下頂尖(7)以與夾調(diào)機構(gòu)(6)同樣的數(shù)量一一對應安裝于下頂尖盤(8)上，所述夾調(diào)機構(gòu)(6)與所述下頂尖(7)之間夾持工件(13)，通過調(diào)節(jié)所述夾調(diào)機構(gòu)(6)能夠調(diào)整其與所述下頂尖(7)之間的夾持工件(13)的夾持松緊程度，所述工裝軸(4)的上端與所述圓柱凸輪(3)的下端固定連接并可快速裝卸。

所述的裝置，共設置3套夾調(diào)機構(gòu)(6)。

所述的裝置，所述夾調(diào)機構(gòu)(6)包括上頂尖(601)，套在所述上頂尖(601)的上部并與之間隙配合的頂尖套(604)、彈簧(603)、與頂尖套(604)下端連接的防護套(602)，通過拉動與所述上頂尖(601)上部固定連接的拉帽(605)使上頂尖(601)沿軸向運動并可壓縮彈簧(603)，向上提拉拉帽(605)即可壓縮彈簧(603)，將工件(13)放入上頂尖(601)和下頂尖(7)之間，然后松開拉帽(605)，工件(13)依靠彈簧作用力被雙頂尖固定。

所述的裝置，所述頂尖套(604)與所述上頂尖盤(5)之間采用細牙螺紋進行連接，通過調(diào)節(jié)上螺母(10)和下螺母(9)進而調(diào)節(jié)上頂尖盤(5)與下頂尖盤(8)的距離進行粗調(diào)后，再扭轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)頂尖套(604)，通過其與頂尖盤(5)之間的細牙螺紋進行進一步精調(diào)；這樣經(jīng)過粗、精兩步調(diào)節(jié)便可調(diào)整工件在上下頂尖之間的壓緊程度，進而控制工件被加工時是否旋轉(zhuǎn)。

應用任一所述油泵齒輪軸旋流式滾磨光整加工工裝裝置的加工方法，包含如下步驟：

(1)驅(qū)動旋流式滾磨光整加工設備的滾筒以角速度ω₁順時針旋轉(zhuǎn)，旋流式滾磨光整加工設備的主軸以角速度ω₂逆時針旋轉(zhuǎn)，加工時間為t₁；

(2)加工時間t₁到后，滾筒仍保持角速度ω₁順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動主軸以角速度ω₂順時針旋轉(zhuǎn)，加工時間為t₂；

(3)加工時間t₂到后，主軸仍保持以角速度ω₂順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動滾筒以角速度ω₁逆時針旋轉(zhuǎn)，加工時間為t₃；

(4)加工時間為t₃到后，滾筒仍保持以角速度ω₁逆時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動主軸以角速度ω₂順時針旋轉(zhuǎn)，加工時間為t₄，加工時間到后光整加工完成。

所述的方法，滾筒角速度ω₁的取值范圍為1π/s～4π/s，主軸角速度ω₂的取值范圍為2π/s～7π/s，t₁取值1～20分鐘，t₂取值1～20分鐘，t₃取值1～20分鐘，t₄取值1～20分鐘。

所述的方法，整個圓陣列工裝體在加工過程中除做旋轉(zhuǎn)運動外還做豎直上下的往復運動。

本發(fā)明一種油泵齒輪軸旋流式滾磨光整加工工裝裝置及工藝過程與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)根據(jù)待加工工件的大小及尺寸一個主軸上可同時夾持多個工件，提高了光整加工效率，適用于批量化生產(chǎn)。

(2)上頂尖盤與下頂尖盤之間距離可調(diào)節(jié)，同時夾調(diào)機構(gòu)也可在上頂尖盤上微量調(diào)節(jié)，適用于不同長度的齒輪軸的光整加工，適應能力強。

凸輪機構(gòu)保證整個工裝結(jié)構(gòu)在工作中除做旋轉(zhuǎn)運動外還能做豎直的往復運動，有效提高齒輪軸零件的齒輪上下端面的光整加工效果。

附圖說明

圖1是本發(fā)明用于光整加工的同步豎直運動的多工位可調(diào)裝夾機構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是加工前的油泵齒輪軸齒輪端面形貌。

圖3是采用常規(guī)工裝及方法加工的油泵齒輪軸齒輪端面形貌。

圖4是采用本發(fā)明裝置及工藝過程加工的油泵齒輪軸齒輪端面形貌。

具體實施方式

以下結(jié)合具體實施例，對本發(fā)明進行詳細說明。

如圖1所示，一種油泵齒輪軸旋流式滾磨光整加工工裝裝置，包括凸輪機構(gòu)和圓陣列工裝體，所述凸輪機構(gòu)包括銷座1，回轉(zhuǎn)銷2，圓柱凸輪3，回轉(zhuǎn)銷2一端與所述圓柱凸輪3的環(huán)繞一周的螺旋凹槽配合、另一端與所述銷座1固定，所述圓柱凸輪3與光整機主軸12通過可移動花鍵聯(lián)接，所述銷座1與光整機主軸箱11固定連接。根據(jù)凸輪的基本工作原理和本凸輪機構(gòu)組成可知，工作時當光整機主軸12旋轉(zhuǎn)運動時，由于銷座1固定安裝處于靜止狀態(tài)的光整機主軸箱11上，回轉(zhuǎn)銷2的豎直方向運動受到約束，在圓柱凸輪3與光整機主軸12花鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)的作用下，光整機主軸12的旋轉(zhuǎn)運動可使圓柱凸輪3既做旋轉(zhuǎn)運動又同步做豎直往復運動，其豎直運動幅度(即凸輪機構(gòu)升程)為e，優(yōu)選的e＝20mm。

所述圓陣列工裝體包含工裝軸4、上頂尖盤5、夾調(diào)機構(gòu)6、下頂尖7、下頂尖盤8，所述工裝軸4的中部有螺紋并穿過所述上頂尖盤5和下頂尖盤8的中心，所述下頂尖盤8固定在所述工裝軸4的下端，所述上頂尖盤5通過上螺母10和下螺母9鎖緊固定上頂尖盤5，還可通過調(diào)節(jié)上螺母10和下螺母9調(diào)整所述上頂尖盤5與下頂尖盤8的軸向距離，這樣，加工不同長度齒輪軸工件時可靈活調(diào)整。所述至少2套以上的夾調(diào)機構(gòu)6圓陣列分布在上頂尖盤5上，本實施例中設置了3套夾調(diào)機構(gòu)6，設置多少套完全取決于被加工齒輪軸工件的徑向尺寸和光整加工工藝的要求。所述下頂尖7以與夾調(diào)機構(gòu)6同樣的數(shù)量一一對應安裝于下頂尖盤8上，所述夾調(diào)機構(gòu)6與所述下頂尖7之間夾持工件13，通過調(diào)節(jié)所述夾調(diào)機構(gòu)6能夠調(diào)整其與所述下頂尖7之間的夾持工件13的夾持松緊程度，所述工裝軸4的上端與所述圓柱凸輪3的下端固定連接并可快速裝卸。

如圖1所示，所述夾調(diào)機構(gòu)6包括上頂尖601，套在所述上頂尖601的上部并與之間隙配合的頂尖套604、彈簧603、與頂尖套604下端連接的防護套602，通過拉動與所述上頂尖601上部固定連接的拉帽605使上頂尖601沿軸向運動并可壓縮彈簧603。這樣，向上提拉拉帽605即可壓縮彈簧603，將工件13放入上頂尖601和下頂尖7之間，然后松開拉帽605，工件13依靠彈簧作用力被雙頂尖固定。

如圖1所示，所述頂尖套604與所述上頂尖盤5之間采用細牙螺紋進行連接。因為不同的工件有不同的光整加工要求，有的需要工件在加工時以上頂尖601和下頂尖7確定的軸線旋轉(zhuǎn)，有的則不需要，這時即可通過調(diào)節(jié)上螺母10和下螺母9進而調(diào)節(jié)上頂尖盤5與下頂尖盤8的距離進行粗調(diào)后，再扭轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)頂尖套604，通過其與頂尖盤5之間的細牙螺紋進行進一步精調(diào)。這樣經(jīng)過粗、精兩步調(diào)節(jié)便可調(diào)整工件在上下頂尖之間的壓緊程度，進而控制工件被加工時是否旋轉(zhuǎn)。

例如，待加工工件油泵齒輪軸要求齒面粗糙度Ra0.4，齒輪上下端面Ra0.6。采用本發(fā)明的裝置，一套裝置安裝3個齒輪軸工件。旋流式滾磨光整設備配備直徑為1米的滾筒。采用本發(fā)明過程的具體加工步驟如下：

(1)驅(qū)動旋流式滾磨光整加工設備的滾筒以角速度2π/s順時針旋轉(zhuǎn)，旋流式滾磨光整加工設備的主軸以角速度4π/s逆時針旋轉(zhuǎn)，加工時間為8分鐘；

(2)加工8分鐘到后，滾筒仍保持角速度2π/s順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動主軸以角速度4π/s順時針旋轉(zhuǎn)，加工時間為5分鐘；

(3)加工5分鐘到后，主軸仍保持以角速度4π/s順時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動滾筒以角速度2π/s逆時針旋轉(zhuǎn)，加工時間為8分鐘；

(4)加工8分鐘到后，滾筒仍保持以角速度2π/s逆時針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動主軸以角速度4π/s順時針旋轉(zhuǎn)，加工時間為5分鐘，加工時間到后光整加工完成；

與采用常規(guī)工裝及過程加工同樣的工件進行對比，加工前后的表面粗糙度為：

表1

從表1數(shù)據(jù)中可以看出，采用常規(guī)工裝及過程與采用本發(fā)明裝置及過程加工油泵齒輪軸時，對降低齒面的表面粗糙度值的效果基本相當，均滿足加工要求；但從對齒端的表面粗糙度影響上看，采用本發(fā)明裝置及方法降低粗糙度值較為明顯，且符合加工要求，而常規(guī)工裝及過程齒輪端面粗糙度值降低有限，且無法滿足加工要求。齒輪端面加工效果這一趨勢也可從圖2至圖4看出。

本實施例僅為本發(fā)明的示例性實施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護范圍由權(quán)利要求書限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實質(zhì)和保護范圍內(nèi)對本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應視為落在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。