大型齒輪砂帶磨齒的製造方法
2024-01-31 06:40:15 1
大型齒輪砂帶磨齒的製造方法
【專利摘要】本發明所述的大型齒輪砂帶磨齒機，涉及一種大型齒輪加工設備。包括機座、立柱、旋轉工作檯、伺服電機、滾珠絲槓Ⅰ及動力頭；其特徵在於所述的旋轉工作檯裝於機座的上部一端；機座上部另一端裝有立柱；動力頭通過燕尾形導軌Ⅰ裝於立柱上；伺服電機裝於立柱上；伺服電機與裝於動力頭上的滾珠絲槓Ⅰ相連接，帶動動力頭沿燕尾形導軌Ⅰ的方向上下運動；旋轉工作檯通過導軌裝於機座上，旋轉工作檯與裝於機座上的快速油缸相連接，並在快速油缸的帶動下沿導軌左右運動。本發明具有結構新穎、加工簡便、使用方便、磨削效率高、適應性強、加工產品質量好、輔助時間少等特點，故屬於一種集經濟性與實用性為一體的新型大型齒輪砂帶磨齒機。
【專利說明】大型齒輪砂帶磨齒機
【技術領域】
[0001]本發明所述的大型齒輪砂帶磨齒機，涉及一種大型齒輪加工設備。
【背景技術】
[0002]大型齒輪主要應用在礦山，冶金，核電，風電等領域，目前我國沒有加工大型齒輪軸齒輪的設備，依賴進口，目前有許多進口設備的齒輪軸需要國產化。
[0003]19世紀末，為了磨削插齒刀，在美國創製了大平面砂輪磨齒機。20世紀初，隨著汽車工業的發展，德國研製出錐面砂輪磨齒機，美國採用成形砂輪磨削汽車齒輪。1914年，為了提高齒輪精度，瑞士製造出碟形砂輪磨齒機，採取了補償砂輪磨損等措施。29年代後期，瑞士又研製出蝸杆砂輪磨齒機，提高了效率。齒輪磨床經過80餘年的發展，已從單一產品演變到多系列、多規格，從傳統的機械式到採用數控技術，從氧化鋁砂輪到採用CBN砂輪，使工具機精度、性能和加工效率不斷提高，而操作日趨簡捷方便。現已形成7個系列200餘種規格的齒輪磨床，按標準化分為碟形雙砂輪系列(Y70)、錐形砂輪系列(Y71)、蝸杆砂輪系列(Y72)、成型砂輪系列(Y73)、大平面砂輪系列(Y74)、內齒輪砂輪系列(Y75)、擺線齒輪系列(Y76)。中國的齒輪磨床研究製造已有40餘年歷史。從上世紀80年代初至今的20多年間發展較快，製造出7個系列60餘種規格的齒輪磨床。其中，由秦川工具機集團有限公司於1997年研製成功的YK7250蝸杆砂輪磨齒機(數控八軸五聯動)在國際工具機博覽會上被有關專家譽為「具國際水平的工具機」，標誌著中國齒輪磨床製造技術水平跨入世界先進行列。以蝸杆砂輪磨齒機為例:蝸杆砂輪磨齒機磨削修緣齒形時必須配備專用金剛石滾輪，生產成本較高。此外用同一修緣滾輪，當砂輪直徑不同時，砂輪的實際修緣量是變化的，被磨齒輪的齒形修緣量也會跟著變化。模數越大，這個問題越明顯。
[0004]理論上蝸杆砂輪磨齒機砂輪應該修成一個漸開線蝸杆。而目前採用的修整方法，只能得到「K」型蝸杆，當螺旋升角很小時，這兩者之間的差別不大；但是，當螺旋升角加大時，兩者之間的誤差會明顯增大。所以AZA和RZ301S等蝸杆砂輪磨齒機最大模數只能到6mm。RZ801型磨齒機的最大模數為7mm或8mm,但是只能機下修形,必須另配修整器,很不經濟。
[0005]採用大顆粒金剛石車修砂輪，可以獲得正確的漸開線蝸杆，但這種大顆粒金剛石價格十分昂貴，因此這種修整方法已經不再採用。將一個平面金剛滾輪置於砂輪假想蝸杆基由圓柱的切平面內，理論上可以修出漸開線蝸杆，但由於砂輪直徑是不斷變化的，金剛滾輪的位置必須跟著不斷地調整，所以實際上也很難實現。
[0006]另外，現在的砂輪磨削時，由於磨削區域的瞬時高溫(一般為900 - 1500°C)形成零件層組織發生局部變化，並在表面的某些部分出現氧化變色，這種現象稱為磨削燒傷。磨削燒傷會降低工件的使用壽命，對工件質量性能影響很大，在實際加工過程中應儘量避免。
[0007]磨粒切削、刻劃磨削表面後,在磨削速度方向，使工件表面上存在著殘餘拉應力；在垂直於磨削速度方向，由於磨粒擠壓金屬所引起的變形受兩側材料的約束，工件表面上存在著殘餘壓應力。[0008]針對上述現有技術中所存在的問題，研究設計一種新型的大型齒輪砂帶磨齒機，從而克服現有技術中所存在的問題是十分必要的。
【發明內容】
[0009]鑑於上述現有技術中所存在的問題，本發明的目的是研究設計一種新型的大型齒輪砂帶磨齒機。
[0010]齒輪加工常用工具機有滾齒機、插齒機，剃齒機、珩齒機和磨齒機等。磨齒機是目前實現高速，高性能齒輪製造最主要的手段和工藝方法；其主要的特點是可以全面糾正齒輪磨前的各種誤差，最終獲得高的加工精度。根據齒面漸開線形成的原理不同，所有的磨齒機也都可以歸結為成形磨齒法和展成磨齒法兩大類。
[0011]展成法，又稱滾切法，是加工時切削工具與工件作相對展成運動，刀具和工件的瞬心線相互作純滾動，兩者之間保持確定的速比關係，所獲得加工表面就是刀刃在這種運動中的包絡面，齒輪加工中的滾齒、插齒、弟I]齒、衝齒和磨齒等均屬展成法加工。有些切削加工兼有刀尖軌跡法和成形刀具法的特點，如螺紋車削。又稱滾切法，是加工時切削工具與工件作相對展成運動，刀具和工件的瞬心線相互作純滾動，兩者之間保持確定的速比關係，所獲得加工表面就是刀刃在這種運動中的包絡面，齒輪加工中的滾齒、插齒、剃齒、衝齒和磨齒等均屬展成法加工。有些切削加工兼有刀尖軌跡法和成形刀具法的特點，如螺紋車削。
[0012]展成法磨齒機與成形法磨齒機相比具有一下優點:
[0013](I)展成法切齒，刀具結構簡單，採用直刃，成形法的刀具是漸開線刃。
[0014](2)在受力分析方面，直刃展成加工，切削寬度窄，不容易顫振，切削用量大，效率高；成形法漸開線刃，整個刀刃都在切削，切削寬度寬，容易產生顫振，切削用量小，效率降低。
[0015](3)展成法與成形法相比精度高。
[0016](4)展成法的刀具通用性強，一個模數通用一把刀；成形法加工根據工件的齒數不同，刀具的刃形不同，因此必須擁有很多刀具來加工不同的齒輪。
[0017]本發明採用展成法原理，採用沿著公法線磨削的磨削方式，是用砂帶作為刀具對齒輪進行加工。砂帶安裝在動力頭上，通過皮帶與電機直接相連，實現齒形的展成運動。砂帶磨削是根據工件形狀，用相應的接觸方式及高速運動的砂帶對工件表面進行磨削和拋光的一種新工藝。在現代工業中，砂帶磨削技術以其獨具的加工特點被視為是一種很重要的加工方法。
[0018]本發明的技術解決方案是這樣實現的:
[0019]本發明所述的大型齒輪砂帶磨齒機，包括機座、立柱、旋轉工作檯、伺服電機、滾珠絲槓I及動力頭；其特徵在於所述的旋轉工作檯裝於機座的上部一端；機座上部另一端裝有立柱；動力頭通過燕尾形導軌I裝於立柱上；伺服電機裝於立柱上；伺服電機與裝於動力頭上的滾珠絲槓I相連接，帶動動力頭沿燕尾形導軌I的方向上下運動；旋轉工作檯通過導軌裝於機座上，旋轉工作檯與裝於機座上的快速油缸相連接，並在快速油缸的帶動下沿導軌左右運動。
[0020]本發明所述的動力頭包括聯接塊1、聯接塊I1、步進電機、滾珠絲槓I1、聯接塊II1、絲杆、手輪、及磨齒機構；聯接塊II與聯接塊I通過燕尾形導軌II相連接，聯接塊II上裝有滾珠絲槓II，滾珠絲槓II與裝於聯接塊I上的步進電機相連接，在步進電機的帶動下帶動聯接塊II沿燕尾形導軌II做前後運動；在聯接塊II前部的一側裝有磨齒機構，另一側通過燕尾形導軌III裝有聯接塊III ;聯接塊III上裝有絲杆，絲杆上裝有手輪，轉動手輪帶動聯接塊III沿燕尾形導軌III前後移動；聯接塊III的前部裝有磨齒機構。
[0021]本發明所述的磨齒機構包括兩個相同結構的磨齒機構I與磨齒機構II ;磨齒機構I與磨齒機構II均包括異步電機、帶輪、傳動帶輪、驅動輪、張緊輪、砂帶、接觸輪、異步電機；傳動帶輪通過鍵裝於異步電機的輸出軸上；傳動帶輪通過傳動帶與帶輪組成傳動副；帶輪裝於軸承座I上；驅動輪軸的一端裝在帶輪上，另一端裝有驅動輪；張緊輪軸的一端裝於軸承座II上另一端裝有張緊輪；接觸輪軸的一端裝有接觸輪；驅動輪、張緊輪及接觸輪上裝有砂帶形成打磨副；
[0022]本發明所述的磨齒機構I裝於聯接塊II上；磨齒機構I上的異步電機裝於聯接塊
II上；磨齒機構I上的軸承座I與軸承座II裝於聯接塊II上。
[0023]本發明所述的磨齒機構II裝於聯接塊III上；磨齒機構II上的異步電機裝於聯接塊III上；磨齒機構II上的軸承座I與軸承座II裝於聯接塊III上。
[0024]本發明在使用時將齒輪固定在旋轉工作檯上，啟動伺服電機帶動動力頭上下移動使得磨齒機構的高度對正待磨齒輪高度，啟動步進電機帶動聯接塊II橫向移動，同時帶動磨齒機構橫向對齊待磨齒輪；再通過快速油缸帶動旋轉工作檯沿導軌前後移動，使得齒輪移動到合適的加工位置；通過旋轉手柄調整兩個磨齒機構的間距以適合待磨齒輪齒間距；啟動異步電機帶動通過傳動帶輪帶動帶輪旋轉，帶輪帶動驅動輪旋轉，帶動砂帶轉動，對待磨齒輪進行磨削。
[0025]具體為在砂帶齒槽處增加一個小軸頂住砂帶，相當於砂輪的直線邊緣，砂帶沿齒寬方向磨削，在齒輪外側捲曲，磨完一齒後，砂帶離開被加工齒輪，工件分度，砂帶機構進給磨削下一個齒。工件裝夾部分有數控精密分度機構，可完成齒輪的精密分度。
[0026]本發明在磨削斜齒輪時，本發明上增加螺旋進給機構，類似於車床的車螺紋進給機構，以此實現斜齒輪的磨削。
[0027]本發明採用砂帶作為磨削工具，其優點是顯而易見的，主要表現在:
[0028](I)砂帶磨削是一種磨削、研磨、拋光多種作用的複合加工工藝。它是一種彈性磨肖IJ。砂帶上磨粒除了起砂輪磨削中的滑擦、犁耕和切削作用外，還具有擠壓是工件表面產生塑性變形、加工硬化的作用機制，同時磨料與工件接觸點的溫升將導致工件表層材料的熱塑性流動。
[0029](2)砂帶磨削效率高。由於磨粒的形狀和分布特點，磨削過程中，砂帶上有效磨粒數多，切削能力強。因此，砂帶磨削的切除率、磨削比和工具機功率利用率都很高，磨削鋼材的切除率已經達到700mnr3/mm.s，甚至超過了車削或者銑削等，磨削比高達290:1，甚至400:I，大大超過砂輪29:1的磨削比。
[0030](3)砂帶磨削溫度低。尤其是靜電植砂的砂帶，由於磨粒的銳端朝外，沙袋粒度均勻、等高性好，切削刃鋒利，容屑空間大。因此，產生的磨削熱少，且沙袋散熱面積大，故可獲得「冷態」切削。
[0031](4)砂帶磨削表面質量好。由於砂帶磨削具有磨削、研磨和拋光的多重複和作用，而且磨削溫度底，磨削速度穩定，磨削系統振動小且穩定性好，同時砂帶的柔性對系統有較高的抗震性。因此，工件加工表面粗糙度小，殘餘應力狀態好(呈壓應力狀態)，表面無燒傷、裂紋或金相組織變化等磨削缺陷。
[0032](5)適應性強、操作簡單，安全可靠。砂帶磨削可以方便的用於平面、外圓、內源磨肖IJ、複雜的異形面加工、切削餘量20_以下的粗加工磨削、去毛刺和為鍍層零件的預加工、拋光表面，清楚板坯表面缺陷、刃磨和研磨切削工具、清除焊接出的凸瘤、代替鉗工作業的手工勞動。
[0033](6)輔助時間少。工件裝夾一次定位後，可多次更換砂帶完成全部加工，無需像砂輪那樣進行平衡及修整工作。
[0034]本發明具有結構新穎、加工簡便、使用方便、磨削效率高、適應性強、加工產品質量好、輔助時間少等優點，其大批量投入市場必將產生積極的社會效益和顯著的經濟效益。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0035]本發明共有2幅附圖，其中:
[0036]附圖1本發明結構示意圖；
[0037]附圖2動力頭俯視圖。
[0038]在圖中:1、機座2、立柱3、聯接塊II 4、滾珠絲槓I 5、燕尾形導軌II 6、燕尾形導軌
III7、聯接塊I 8、滾珠絲槓II 9、絲杆10、燕尾形導軌I 11、伺服電機12、聯接塊III 13、軸承座II 14、張緊輪軸15、張緊輪16、接觸輪軸17、砂帶18、接觸輪19、驅動輪軸20、驅動輪21、軸承座I 22、帶輪23、傳動帶輪24、異步電機25、導軌26、旋轉工作檯27、快速油缸28、步進電機29、手輪。
【具體實施方式】
[0039]本發明的具體實施例如附圖所示,包括機座1、立柱2、旋轉工作檯26、伺服電機
11、滾珠絲槓I 4及動力頭；其特徵在於所述的旋轉工作檯26裝於機座I的上部一端；機座I上部另一端裝有立柱2 ;動力頭通過燕尾形導軌I 10裝於立柱2上；伺服電機11裝於立柱2上；伺服電機11與裝於動力頭上的滾珠絲槓I 4相連接，帶動動力頭沿燕尾形導軌I 10的方向上下運動；旋轉工作檯26通過導軌25裝於機座I上，旋轉工作檯26與裝於機座I上的快速油缸27相連接，並在快速油缸27的帶動下沿導軌25左右運動。
[0040]動力頭包括聯接塊I 7、聯接塊II 3、步進電機11、滾珠絲槓II 8、聯接塊III12、絲杆9、手輪29、及磨齒機構；聯接塊II 3與聯接塊I 7通過燕尾形導軌II 5相連接，聯接塊II 3上裝有滾珠絲槓II 8，滾珠絲槓II 8與裝於聯接塊I 7上的步進電機28相連接，在步進電機28的帶動下帶動聯接塊II 3沿燕尾形導軌II 5做前後運動；在聯接塊II 3前部的一側裝有磨齒機構，另一側通過燕尾形導軌III 6裝有聯接塊III 12 ;聯接塊III 12上裝有絲杆9，絲杆9上裝有手輪29，轉動手輪29帶動聯接塊III12沿燕尾形導軌III 6前後移動；聯接塊III 12的前部裝有磨齒機構。
[0041]磨齒機構包括兩個相同結構的磨齒機構I與磨齒機構II ;磨齒機構I與磨齒機構II均包括異步電機24、帶輪22、傳動帶輪23、驅動輪20、張緊輪15、砂帶17、接觸輪18、異步電機24 ;傳動帶輪23通過鍵裝於異步電機24的輸出軸上；傳動帶輪23通過傳動帶與帶輪22組成傳動副；帶輪22裝於軸承座I 21上；驅動輪軸19的一端裝在帶輪22上，另一端裝有驅動輪20 ;張緊輪軸14的一端裝於軸承座II 13上另一端裝有張緊輪15 ;接觸輪軸16的一端裝有接觸輪18 ;驅動輪20、張緊輪15及接觸輪18上裝有砂帶17形成打磨副；
[0042]磨齒機構I裝於聯接塊II 3上；磨齒機構I上的異步電機24裝於聯接塊II 3上；磨齒機構I上的軸承座I 21與軸承座II 13裝於聯接塊II 3上。
[0043]磨齒機構II裝於聯接塊III 12上；磨齒機構II上的異步電機24裝於聯接塊III 12上；磨齒機構II上的軸承座I 21與軸承座II 13裝於聯接塊III 12上。
[0044]以上所述，僅為本發明的較佳的【具體實施方式】，但本發明的保護範圍並不局限於此，所有熟悉本【技術領域】的技術人員在本發明公開的技術範圍內，根據本發明的技術方案及其本發明的構思加以等同替換或改變均應涵蓋在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種大型齒輪砂帶磨齒機，包括機座(I)、立柱(2)、旋轉工作檯(26)、伺服電機(11)、滾珠絲槓I (4)及動力頭；其特徵在於所述的旋轉工作檯(26)裝於機座(I)的上部一端；機座(I)上部另一端裝有立柱(2);動力頭通過燕尾形導軌I (10)裝於立柱(2)上；伺服電機(11)裝於立柱(2)上；伺服電機(11)與裝於動力頭上的滾珠絲槓I (4)相連接，帶動動力頭沿燕尾形導軌I (10)的方向上下運動；旋轉工作檯(26)通過導軌(25)裝於機座(I)上，旋轉工作檯(26)與裝於機座(I)上的快速油缸(27)相連接，並在快速油缸(27)的帶動下沿導軌(25)左右運動。
2.根據權利要求1所述的大型齒輪砂帶磨齒機，其特徵在於所述的動力頭包括聯接塊I(7)、聯接塊II (3)、步進電機(11)、滾珠絲槓II (8)、聯接塊111(12)、絲杆(9)、手輪(29)、及磨齒機構；聯接塊II (3)與聯接塊I (7)通過燕尾形導軌II (5)相連接，聯接塊II (3)上裝有滾珠絲槓II (8)，滾珠絲槓II (8)與裝於聯接塊I (7)上的步進電機(28)相連接，在步進電機(28)的帶動下帶動聯接塊II (3)沿燕尾形導軌II (5)做前後運動；在聯接塊II (3)前部的一側裝有磨齒機構，另一側通過燕尾形導軌111(6)裝有聯接塊111(12);聯接塊111(12)上裝有絲杆(9)，絲杆(9)上裝有手輪(29)，轉動手輪(29)帶動聯接塊111(12)沿燕尾形導軌111(6)前後移動；聯接塊111(12)的前部裝有磨齒機構。
3.根據權利要求2所述的大型齒輪砂帶磨齒機，其特徵在於所述的磨齒機構包括兩個相同結構的磨齒機構I與磨齒機構II ;磨齒機構I與磨齒機構II均包括異步電機(24)、帶輪(22)、傳動帶輪(23)、驅動輪(20)、張緊輪(15)、砂帶(17)、接觸輪(18)、異步電機(24)；傳動帶輪(23)通過鍵裝於異步電機(24)的輸出軸上；傳動帶輪(23)通過傳動帶與帶輪(22)組成傳動副；帶輪(22)裝於軸承座I (21)上；驅動輪軸(19)的一端裝在帶輪(22)上，另一端裝有驅動輪(20);張緊輪軸(14)的一端裝於軸承座II (13)上另一端裝有張緊輪(15)；接觸輪軸(16)的一端裝有接觸輪(18);驅動輪(20)、張緊輪(15)及接觸輪(18)上裝有砂帶(17)形成打磨副。
4.根據權利要求3所述的大型齒輪砂帶磨齒機，其特徵在於所述的磨齒機構I裝於聯接塊II (3)上；磨齒機構I上的異步電機(24)裝於聯接塊II (3)上；磨齒機構I上的軸承座I (21)與軸承座II (13)裝於聯接塊II (3)上。
5.根據權利要求3所述的大型齒輪砂帶磨齒機，其特徵在於所述的磨齒機構II裝於聯接塊III (12)上；磨齒機構II上的異步電機(24)裝於聯接塊III(12)上；磨齒機構II上的軸承座I (21)與軸承座II (13)裝於聯接塊III(12)上。
【文檔編號】B23F5/02GK103920936SQ201410164199
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月22日 優先權日:2014年4月22日
【發明者】劉元偉, 王世鵬, 宋雪萍, 宿崇, 王立鵬, 沙町 申請人:大連交通大學