一種利用磁流體對諧波齒輪進行磨齒的裝置的製作方法

2023-11-02 23:59:32 1

本發明涉及齒輪磨削加工領域，特別涉及一種利用磁流體對諧波齒輪進行磨齒的裝置。

背景技術：

諧波齒輪傳動技術是二十世紀中期隨著空間科學、宇航技術的發展，在彈性薄殼理論基礎上出現的一種新型傳動技術。它具有運動精度高、傳動比大、重量輕、體積小、承載能力大、並能在密閉空間和介質輻射的工況下正常工作等優點，已經成功應用於空間技術、儀器儀表、機器人、半導體工業、食品包裝機械、印刷機械及醫療器械等領域中。

諧波齒輪傳動通常的模數範圍在0.1mm至1.5mm，屬小模數齒輪傳動，柔輪、剛輪、波發生器被稱為諧波齒輪傳動三大件，其中柔輪為易變形的薄壁構件，由於諧波齒輪傳動易於實現大速比傳動，因此，其柔輪和剛輪的齒數較多，一般為幾十到幾百。高精度諧波齒輪傳動中的柔輪和剛輪齒圈有時需要採用磨齒工藝進行精加工。

本發明主要是基於以下因素而提出：

由於現有磨齒工藝限制，目前諧波齒輪傳動中柔輪和剛輪齒圈的磨削仍採用逐齒加工，磨削效率低，而且由於磨具尺寸限制，現有磨齒工藝無法磨削模數小於0.3mm的柔輪和剛輪齒圈。因此，對於諧波齒輪傳動中柔輪和剛輪這類齒數多且模數小的齒輪，需要開發新型高效的磨齒加工工藝。

在發明人以前提出的利用磁流體對柔輪進行研磨的裝置(鄧曼，辛洪兵等.一種利用磁流體對柔輪進行磨齒的方法.科技創新與應用，2016(6)：48)中，存在以下問題：1)易變形的薄壁構件柔輪內部沒有保持其圓柱形的芯體，在磨削加工中，薄壁柔輪變形將導致加工的齒圈和齒形畸變。2)由於機構運動規律限制，曲柄滑塊機構使磁鐵梯度磁場形成的柔性磨頭與柔輪的相對切削運動速度不恆定，齒面磨削加工質量不均勻。3)O型密封圈無法覆蓋密封殼體內齒圈以外的柔輪筒體，在加工過程中，柔輪筒體將受到切削作用，降低了柔輪的強度。4)在加工過程中，密封殼體內的磁流體不能得到更新，變鈍的磨料和切屑無法排出。

本發明提出的利用磁流體對諧波齒輪進行磨齒的裝置中，在薄壁柔輪內部安裝了保持其圓柱形的芯體，用直線運動機構替代曲柄滑塊機構使柔性磨頭在柔輪齒圈上的切削運動速度保持恆定，用密封套覆蓋液槽內齒圈以外的柔輪筒體，採用流體控制系統更新密封殼體內的磁流體，克服了以前方案的缺陷。

技術實現要素：

本發明採用以下技術方案：

諧波齒輪傳動中具有齒圈的構件包括薄壁構件柔輪、剛輪，本發明利用磁流體既具有固體磁性又具有液體流動性的性質，把加有磨料的磁流體輸入到包圍柔輪齒圈或剛輪齒圈的液槽內，在梯度磁場的作用下，液槽內加有磨料的磁流體在梯度磁場作用區形成軟固性深入柔輪或剛輪齒槽的柔性磨頭，使柔輪或剛輪齒圈與梯度磁場產生相對運動，在柔性磨頭附近磨料的作用下，柔輪或剛輪的齒圈得到磨削加工。

在薄壁柔輪內部裝有芯體，以保持柔輪內孔為圓柱形，柔輪和芯體通過聯結件固定在機座上；柔輪齒圈兩側裝有密封套，保護密封殼體內齒圈以外的柔輪筒體不受磨削；環形磁鐵通過定位件與柔輪定位基準定位，以保證相對運動時同軸；驅動器通過直線運動機構驅動環形磁鐵沿齒輪軸嚮往復運動，保證柔輪齒圈在磨削過程中切削運動速度保持恆定；柔輪齒圈、密封套、密封殼體圍成的區域形成液槽，液槽兩側分別有磁流體輸入口和輸出口，在加工過程中，通過液控模塊控制液槽內部柔性磨頭兩側的磁流體不斷得到更新，將變鈍的磨料和切屑及時濾出，以保證磨削效率和加工效果。

剛輪為內齒輪，若磨削剛輪，則需要以剛輪外圓柱面或直口為定位面，在剛輪外圓柱面或直口裝有起定位作用的芯體，以保證環形磁鐵通過定位件與剛輪定位基準定位，磨削剛輪時的液槽由剛輪齒圈、密封套、密封殼體圍成。

本發明的有益效果：

本發明提出的利用磁流體對諧波齒輪進行磨齒的裝置，薄壁柔輪內孔保持圓柱形，液槽內柔輪筒體不受磨削，環形磁鐵與柔輪定位基準定位，保證相對運動時同軸，直線運動機構保證柔輪齒圈在磨削過程中切削運動速度恆定，液槽內部變鈍的磨料和切屑能夠得到及時排出，克服了以前方案的缺陷，提高了諧波齒輪的磨削效率和加工效果。

附圖說明

在利用磁流體對柔輪進行磨齒的裝置圖中，1-機座，2-聯結件，3-芯體，4-柔輪，4a-齒圈，5a、5b-密封套，6-密封殼體，7-磁流體，8-環形磁鐵，9-聯結，10-聯結，10a-定位件，11-直線運動機構，12-驅動器，13-過濾器，14-液控模塊，15-液池，16、17-輸出口，18、19-輸入口。

具體實施方式

如附圖所示，柔輪4上具有齒圈4a，在柔輪4內部裝有芯體3，芯體3使柔輪4的內孔保持圓柱形，柔輪4和芯體3通過聯結件2固定在機座1上；柔輪4上的齒圈4a左右兩側分別裝有密封套5a和密封套5b，密封殼體6通過聯結9與柔輪芯體3並進而與柔輪4或齒圈4a定位安裝並相對固定，密封套5a和密封套5b保護密封殼體6內部柔輪4上齒圈4a以外部分不受磨削；環形磁鐵8通過聯結10與定位件10a組成可動聯結，聯結10與定位件10a組成具有軸向移動自由度的移動副，定位件10a與芯體3同軸安裝並進而與柔輪4或齒圈4a同軸；環形磁鐵8產生梯度磁場，加有磨料的磁流體7在梯度磁場作用區形成軟固性深入齒圈4a齒槽的柔性磨頭，驅動器12通過直線運動機構11和聯結10驅動環形磁鐵8相對齒圈4a沿軸嚮往復運動，深入齒圈4a齒槽的柔性磨頭也沿軸嚮往復運動，在柔性磨頭附近磨料的作用下，齒圈4a的齒廓得到磨削加工，齒圈4a、密封套5a、密封套5b、密封殼體6圍成的區域形成液槽，液槽兩側分別有磁流體輸入口18和輸入口19，磁流體輸出口16和輸出口17，在磨削過程中，通過液控模塊14控制更新後的含磨料磁流體從液池15通過輸入口18和輸入口19輸入液槽，將含變鈍的磨料和切屑磁流體通過輸出口16和輸出口17排出液槽，並經過濾器13回收。

液槽同側的輸入口和輸出口可以為同一個埠。

諧波齒輪剛輪為內齒輪，將密封殼體6和環形磁鐵8安裝於剛輪的內部，還可以構成利用磁流體對剛輪進行磨齒的裝置。

剛輪為內齒輪，若磨削剛輪，則需要以剛輪外圓柱面或直口為定位面，在剛輪外圓柱面或直口裝有起定位作用的芯體3，以保證環形磁鐵通過定位件與剛輪定位基準定位，磨削剛輪時的液槽由剛輪齒圈4a、密封套5a、密封套5b、密封殼體6圍成。

直線運動機構11可為螺旋傳動機構、齒輪齒條機構、液壓缸、氣缸等，若直線運動機構11為液壓缸、氣缸，則驅動器12具有流體控制功能。