用於齒輪多軸端銑加工的夾具及其使用方法與流程

2023-05-24 12:42:11 1

本發明涉及一種齒輪加工設備，具體涉及一種用於齒輪多軸端銑加工的夾具及其使用方法。

背景技術：

齒輪主要用於傳遞動力與運動，為保證齒輪之間，齒輪與軸之間傳動的連續、平穩，齒輪面的加工精度要求很高。目前齒輪加工時，其主要通過裝夾在分度盤上，進而完成每個齒的加工，常用的夾具結構複雜，適應性較低，使用起來也不方便，而且生產成本高。

泛擺線齒輪是擺線齒輪的特殊形式，是內外內外擺線組合而成，通過齒廓截取形成可以嚙合的泛擺線齒輪，齒面複雜，加工精度要求高，定位難度大。另外，對於小模數的齒輪，由於其要加工的齒比較大，因此採用現有的剛性裝夾，減震效果不好，會導致齒輪受力不均且表面質量較差，同時，數控端銑小模數的夾具目前較少見，多採用傳統的夾具夾持，安裝操作複雜，定位精度不高。

於此，針對此需求本發明人提出設計一種用於泛擺線齒輪多軸端銑加工的夾具及其使用方法。

技術實現要素：

本發明所要解決的技術問題在於提供一種裝夾方便、定位精度高、減震性好的多軸端銑小模數齒輪的夾具以及該夾具的使用方法。

為解決上述技術問題，本發明的技術解決方案是：

一種用於齒輪多軸端銑加工的夾具，夾具由固定芯與套住固定芯的基座組成，固定芯固定於加工設備的機架上，基座與固定芯間布滿減震橡膠，用以吸收震動，提高齒輪加工精度，基座下端外表面均布有對刀面，利用對刀面快速建立加工坐標系，齒輪套接在基座上端，防松螺栓從上到下穿過基座固定在固定芯，防松螺栓與齒輪上表面間設有防松墊片，防松螺栓和防松墊片共同壓緊齒輪與夾具間的連接。

較佳的，基座上端凸出形成空心圓臺結構，齒輪與基座之間還設有圓環擴張錐，用以更好的夾緊齒輪並使齒輪受力均勻，圓環擴張錐與空心圓臺結構形成過盈配合併脹緊齒輪，圓環擴張錐為鏤空環形結構，內環面為與空心圓臺結構側面匹配的錐形曲面，外環面為與齒輪內孔匹配的柱形曲面；圓環擴張錐上均勻分布有四條開口朝下的伸縮縫，伸縮縫間還分布有由密集的伸縮槽組成的伸縮槽段，伸縮槽段內開口朝上及開口朝下的伸縮槽交錯排列分布。

較佳的，對刀面正軸分布用以構成加工用正交坐標系o-xyz。

較佳的，防松螺栓中部套有減震橡膠環，以吸收來自固定芯經防松螺栓傳遞的震動。

較佳的，圓環擴張錐上端面對應伸縮縫位置分別設一吊耳以便於將圓環擴張錐取出，吊耳為倒置l型，吊耳的卡扣朝外。

較佳的，齒輪與基座之間還設有凸臺鍵用於切向定位，凸臺鍵在圓環擴展錐外側。

一種用於齒輪多軸端銑加工夾具的使用方法，其特徵在於包括以下步驟：

步驟1：將固定芯固定於數控齒輪多軸端銑加工設備的臺架，在固定芯外側套設一減震橡膠後，再套接一基座；

步驟2：將齒輪套接在基座上端，齒輪上表面蓋設一防松墊片，將防松螺栓從上到下穿過基座固定在固定芯；

步驟3：數控加工刀具通過基座下端外表面均布的對刀面確定加工坐標系的x軸與y軸，通過套接在基座上端齒輪的頂面確定加工坐標系的z軸，從而確定加工坐標系o-xyz；

步驟4：啟動數控齒輪多軸端銑加工設備，根據加工坐標系o-xyz及齒輪加工要求，對齒輪進行多軸端銑精加工；

步驟5：完成加工，取出齒輪。

較佳的，步驟2前先在基座上套設一圓環擴張錐，圓環擴張錐與基座上端的空心圓臺結構形成過盈配合併脹緊齒輪，圓環擴張錐為鏤空環形結構，內環面為與空心圓臺結構側面匹配的錐形曲面，外環面為與齒輪內孔匹配的柱形曲面；圓環擴張錐上均勻分布有四條開口朝下的伸縮縫，伸縮縫間還分布有由密集的伸縮槽組成的伸縮槽段，伸縮槽段內開口朝上及開口朝下的伸縮槽交錯排列分布；步驟5中完成加工後，先通過圓環擴張錐上端面的吊耳取出圓環擴張錐，再取出齒輪。

較佳的，步驟2之後通過設在齒輪與基座之間的凸臺鍵完成齒輪切向定位。

採用上述方案後，本發明具備以下優勢：

1．夾具體內設置減震橡膠脹緊夾具體內的空隙，可將工具機和端銑時的振動吸收進而達到減震的目的；

2．齒輪加工時僅需依次安裝圓環擴張錐、齒輪、墊片並通過螺栓鎖緊，操作簡單、裝夾方便；

3．採用四周均布的對刀面構建加工坐標系，方便了數控多軸端銑加工時對刀和校刀過程，簡化了齒輪加工對刀點的尋找；

4．採用防松螺栓和套接減震橡膠環的方法，防止加工振動導致螺栓鬆弛，同時，填充的橡膠可吸收振動從而提高了加工齒輪的精度和表面質量。

附圖說明

圖1是本發明結構示意圖；

圖2是本發明剖面結構示意圖；

圖3是本發明圓環擴張錐結構示意圖；

圖4是本發明圓環擴張錐俯視圖；

圖5是圖4中a-a剖面結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳述。

本發明所揭示的是一種用於齒輪多軸端銑加工的夾具，如圖1-2所示，為本發明的較佳實施例，夾具由固定於數控齒輪多軸端銑加工設備臺架的固定芯1與套住固定芯1的基座2組成，基座2與固定芯1間布滿減震橡膠3，用以吸收來自加工設備臺架的震動。

加工時，齒輪4套接在基座2上端，可以設計基座2最大外徑小於齒輪4外徑，使得基座2與齒輪4接觸後形成倒錐形結構，減少夾具佔用空間。進一步，齒輪4與基座2之間還設有圓環擴張錐5，為提高齒輪4與夾具間的夾緊力並保證受力均勻，基座2上端採用雙向倒錐鎖緊方式，具體的，基座2上端凸出形成空心圓臺結構21，圓環擴張錐5與空心圓臺結構21形成過盈配合併通過互相脹緊的方式使齒輪4受力均勻。為保證齒輪4的精確定位並減少其切向滑動，齒輪4與基座2之間還可以設有凸臺鍵8，凸臺鍵8在圓環擴展錐5外側，與齒輪4的鍵槽相匹配，通過凸臺鍵8與齒輪4鍵槽貼合完成齒輪切向的定位。

如圖2-5所示，圓環擴張錐5為鏤空環形結構，由於圓環擴張錐5設置在齒輪4與基座2之間，因此設計內環面51為與空心圓臺結構21側面匹配的錐形曲面，外環面52為與齒輪內孔匹配的柱形曲面。圓環擴張錐5上均勻分布有四條開口朝下的伸縮縫53，伸縮縫53間還分布有由密集的伸縮槽54組成的伸縮槽段55，伸縮槽段55內開口朝上及開口朝下的伸縮槽54交錯排列分布。在夾緊過程中，齒輪推進圓環擴張錐5向下脹緊，脹緊過程中，通過伸縮槽段55可以適當擴張內環面51的截面直徑並加深圓環擴張錐5向下的行程，擴張外環面52的截面直徑，以更好的與齒輪的內孔配合，進而防止齒輪加工過程鬆動。伸縮縫53則通過微變形使得圓環擴張錐5內環面51能好的貼合在空心圓臺結構21上。圓環擴張錐5上端面對應伸縮縫53位置分別設一吊耳56，吊耳為倒置l型，吊耳56的卡扣朝外，通過吊耳56以及吊耳56間的伸縮槽54，可將圓環擴張錐5提出，便於操作。

如圖1-2所示，一防松螺栓6穿過一防松墊片7後從上到下穿過基座2固定在固定芯1上，將齒輪4及圓環擴張錐5壓緊，避免齒輪加工過程中鬆動。防松螺栓6中部套有減震橡膠環61，進一步，防松螺栓6與基座2間可填充減震橡膠套62，二者設置用以吸收來自固定芯1，經防松螺栓6後可能傳遞給基座2的震動。

基座2下端外表面還均布有對刀面9，具體的，對刀面9正軸均分布於基座2下方四面，對刀面9為加工用正交坐標系o-xyz的建立提供參考面。

使用時，如圖1-5所示，按照以下步驟進行：

步驟1：將固定芯1固定於數控齒輪多軸端銑加工設備臺架，在固定芯1外側套設一減震橡膠3後，再套接一基座2；

步驟2：先在基座2上套設一圓環擴張錐5，圓環擴張錐5與基座2上端的空心圓臺結構21形成過盈配合併脹緊齒輪4，圓環擴張錐5為鏤空環形結構，內環面51為與空心圓臺結構21側面匹配的錐形曲面，外環面52為與齒輪4內孔匹配的柱形曲面；圓環擴張錐5上均勻分布有四條開口朝下的伸縮縫53，伸縮縫53間還分布有由密集的伸縮槽54組成的伸縮槽段55，伸縮槽段55內開口朝上及開口朝下的伸縮槽54交錯排列分布；

步驟3：將齒輪4套接在基座2上端，通過設在齒輪4與基座2之間的凸臺鍵8完成齒輪4的切向定位；齒輪4上表面蓋設一防松墊片7，將防松螺栓6從上到下穿過基座2固定在固定芯1；

步驟4：數控加工刀具通過基座2下端外表面均布的對刀面9確定加工坐標系的x軸與y軸，通過套接在基座2上端齒輪4的頂面確定加工坐標系的z軸，從而確定加工坐標系o-xyz；

步驟5：啟動數控多軸端銑加工設備，根據加工坐標系o-xyz及齒輪加工要求，對齒輪進行多軸端銑精加工；

步驟6：完成加工，先通過圓環擴張錐5上端面的吊耳56取出圓環擴張錐5，再取出齒輪4。

以上所述，僅是本發明的較佳實施例而已，並非對本發明的技術範圍作任何限制，夾具能夠用於加工內孔直徑在10-20mm以內的泛擺線齒輪，同時也適用於各種小模數齒輪的多軸加工，故但凡依本發明的權利要求和說明書所做的變化或修飾，皆應屬於本發明專利涵蓋的範圍之內。