一种圆柱齿轮剐齿加工装置及其加工方法

文档序号:1913079 发布日期:2021-12-03 浏览:15次 >En<

阅读说明:本技术 一种圆柱齿轮剐齿加工装置及其加工方法 (Machining device and machining method for cylindrical gear cutting teeth ) 是由 黄云峰 于 2021-09-04 设计创作,主要内容包括:本发明公开了剐齿加工技术领域的一种圆柱齿轮剐齿加工装置及其加工方法,包括两个用于驱动工件和刀具转动的剐齿电机、用于控制剐齿电机转速的控制器和安装板,控制器固定设置在安装板上端,其中一个剐齿电机通过支架固定设置在安装板下端,安装板上端设置有刀具架,刀具架上设置有倾斜的螺纹套,螺纹套内部螺接有用于进给切削的刀轴,刀轴下端同轴固定设置有切刀,解决了由于圆柱齿轮内斜齿轮加工过程中,圆柱齿轮内部空间过小,冷却时只能从上端进行喷射冷却液,但是剐齿加工过程中由于刀具是倾斜的,从而造成冷却无法流到切削点上,从而导致加工过程中刀具温度过高,从而齿顶及侧刃出现烧损,从而导致了刀具寿命的下降问题出现。(The invention discloses a cylindrical gear cutting tooth processing device and a processing method thereof in the technical field of cutting tooth processing, and the device comprises two cutting tooth motors for driving a workpiece and a cutter to rotate, a controller for controlling the rotating speed of the cutting tooth motors and a mounting plate, wherein the controller is fixedly arranged at the upper end of the mounting plate, one cutting tooth motor is fixedly arranged at the lower end of the mounting plate through a bracket, a cutter frame is arranged at the upper end of the mounting plate, an inclined thread sleeve is arranged on the cutter frame, a cutter shaft for feed cutting is screwed in the thread sleeve, and a cutter is coaxially and fixedly arranged at the lower end of the cutter shaft, so that the problems that in the processing process of a helical gear in the cylindrical gear, the internal space of the cylindrical gear is too small, and cooling liquid can only be sprayed from the upper end during cooling, but in the processing process of the cutting tooth, the cutter is inclined, so that cooling can not flow to a cutting point, and the temperature of the cutter in the processing process is too high, so that the tooth tips and the side edges are burned, thereby causing a problem of a reduction in the life of the cutter.)

一种圆柱齿轮剐齿加工装置及其加工方法

技术领域

本发明涉及剐齿加工技术领域,具体为一种圆柱齿轮剐齿加工装置及其加工方法。

背景技术

在机加工领域,由毛坯到圆柱齿轮轮齿表面成形的加工技术,在原理上分为基于展成法和成形法的两类加工技术。展成法加工包括滚齿、插齿,成形法加工包括铣齿、拉、齿。但是对于内斜齿轮的加工工程中出于紧凑结构的考虑,内部也不设计空刀槽等工艺结构,因而也限制了插齿和拉齿工艺的实现,现有最常见的采用剐齿加工工艺方法时,在可选范围内不论怎么改变轴交角,加工过程振动、噪声均较大,齿面效果不好,齿面有明显的挤压印痕,以及由工件轴与刀具轴同步波动而产生的齿向波动误差,产品齿面有由于挤压而产生的凹凸现象;使得加工后的刀具的齿顶及侧刃有烧损。

由于圆柱齿轮内斜齿轮加工过程中,圆柱齿轮内部空间过小,冷却时只能从上端进行喷射冷却液,但是剐齿加工过程中由于刀具是倾斜的,刀具与圆柱齿轮的切削点并不在刀具最低点,从而造成冷却无法流到切削点上,从而导致加工过程中刀具温度过高,从而齿顶及侧刃出现烧损,从而导致了刀具寿命的下降问题出现;其次由于圆柱内斜齿加工过程中由于冷却液粘黏性,使得切削残渣附着在圆柱齿轮内侧,无法通过圆柱齿轮高速旋转通过离心力将其甩出,在刀具切削过程中,容易出现圆柱齿轮内侧和刀具异常磨损和拉丝现象出现,从而导致产品良品率下降的同时,成本升高的问题。

基于此,本发明设计了一种圆柱齿轮剐齿加工装置及其加工方法,以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种圆柱齿轮剐齿加工装置及其加工方法,以解决上述背景技术中提出的由于圆柱齿轮内斜齿轮加工过程中,圆柱齿轮内部空间过小,冷却时只能从上端进行喷射冷却液,但是剐齿加工过程中由于刀具是倾斜的,刀具与圆柱齿轮的切削点并不在刀具最低点,从而造成冷却无法流到切削点上,从而导致加工过程中刀具温度过高,从而齿顶及侧刃出现烧损,从而导致了刀具寿命的下降问题出现;其次由于圆柱内斜齿加工过程中由于冷却液粘黏性,使得切削残渣附着在圆柱齿轮内侧,无法通过圆柱齿轮高速旋转通过离心力将其甩出,在刀具切削过程中,容易出现圆柱齿轮内侧和刀具异常磨损和拉丝现象出现,从而导致产品良品率下降的同时,成本升高的问题。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案:一种圆柱齿轮剐齿加工装置,包括两个用于驱动工件和刀具转动的剐齿电机、用于控制剐齿电机转速的控制器和安装板,所述控制器固定设置在安装板上端,其中一个剐齿电机通过支架固定设置在安装板下端,所述安装板上端设置有刀具架,所述刀具架上设置有倾斜的螺纹套,所述螺纹套内部螺接有用于进给切削的刀轴,所述刀轴下端同轴固定设置有切刀,位于刀具架下端的所述安装板中央设置有用于夹装齿轮毛坯的夹具,所述夹具外侧通过齿轮啮合在剐齿电机的输出轴上,所述螺纹套上端转动设置有沿着刀轴轴向滑动用于驱动刀轴进给的驱动轮,所述驱动轮外侧啮合有剐齿电机,所述刀轴下端设置有切刀,所述剐齿电机设置在刀具架侧壁,所述夹具中央通过支架设置有可随切刀下降随时为切削部位冷却的冷却装置。

作为本发明的进一步方案,所述冷却装置包括位于夹具中央的冷却管,所述安装板上端设置有冷却架,所述冷却管竖向设置在冷却架上,所述冷却管上固定设置有同步环板,所述刀轴外壁转动设置有同步环,所述同步环侧壁固定设置有两个滑动设置在螺纹套侧壁用于保持同步环不转动的引导杆,所述同步环侧壁设置有用于挤压同步环板的平衡杆,所述冷却管侧壁固定设置有对准刀具切削点的喷头,所述冷却管下端和底端的支架之间套设有用于使得冷却管上移的复位弹簧。

作为本发明的进一步方案,位于齿轮内部的所述冷却管外壁固定设置有用于刮去切削渣的螺旋倾斜的毛刷辊,所述毛刷辊倾斜方向与切削斜度方向相反,所述冷却管靠近毛刷辊下段侧壁开设有清洗孔。

作为本发明的进一步方案,包括带有电机可被控制器控制的动力箱,所述动力箱固定设置在安装板下端,所述冷却管外壁沿轴向滑动设置有清扫轮,所述清扫轮转动设置在固定设置在安装板下端的支架上,所述清扫轮通过外侧套设的同步带传动连接到动力箱其中一个输出轴上。

作为本发明的进一步方案,所述刀具架滑动连接在安装板上端,所述刀具架通过支架转动设置有段进丝杆,所述段进丝杆螺纹连接有固定设置在安装板上的基板,所述段进丝杆外侧轴向滑动设置有用于驱动段进丝杆转动位移的段进蜗轮,所述段进蜗轮转动设置在基板侧壁,所述段进蜗轮下端啮合有转动设置在安装板下端的段进蜗杆,所述段进蜗杆通过同步带传动连接在动力箱另外一个输出轴上。

作为本发明的进一步方案,所述螺纹套外壁固定设置有用于调节刀轴倾斜角度的角度轴,所述角度轴穿过刀具架的一端固定设置剐齿电机,另一端同轴固定设置有用于驱动螺纹套角度调节的调节电机,所述调节电机可被控制器控制。

作为本发明的进一步方案,所述平衡杆转动设置在同步环侧壁,所述平衡杆前端固定设置有可与同步环啮合的摩擦轮,所述平衡杆外壁固定设置有滚筒刷。

作为本发明的进一步方案,所述刀轴采用空心。

一种圆柱齿轮剐齿加工方法,该圆柱齿轮剐齿加工方法的具体步骤如下:

步骤一:将需要加工的内齿牙圆柱毛坯装载到夹具上,编程好程序输入控制器中,先进行模拟切屑,避免产生撞刀事件;

步骤二:启动控制器程序,剐齿电机进行转动控制工件毛坯与刀具的转速,进行剐齿,同时冷却管从喷头向刀具剐齿位置集中喷射冷却液,同时伴随着剐齿深度的下降,也随着喷头冷却管下降进行跟踪冷却,同时再通过刷板将剐齿金属渣刮擦干净;

步骤三:第一段剐齿完毕后,动力箱驱动刀具架向齿轮毛料进行一定进给,从而使得刀具进行二次剐齿,从而完成多次递进剐齿;

步骤四:剐齿完成后,将成品取下进行转运进入下个工作流程即可。

与现有技术相比,本发明的有益效果是:

1.本发明通过控制器控制两个剐齿电机同步不同速转动,从而使得刀具架驱动工件转动,同时驱动轮驱动刀轴转动,从而使得刀轴驱动切刀转动,同时刀轴转动受到螺纹套作用发生进给,从而完成完整的剜削过程,避免了切刀切削进给予切削转速不匹配,导致切刀损坏的现象出现;其次再通过可与切刀同步位移的冷却装置进行由下斜上的定点喷射冷却方式,从而使得切刀在进行剜削时能进行高效冷却,避免切削过程中切刀过热,出现烧损的问题出现。

2.本发明通过段进蜗杆转动驱动段进蜗轮转动间接驱动切刀向工件进一步靠近,从而完成间断进给切削,从而避免了切刀一次性过大切削量,导致切刀损坏的现象出现。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案,下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明总体结构示意图;

图2为本发明侧俯视局部剖视结构示意图;

图3为本发明图2中A处放大结构示意图;

图4为本发明图2中B处放大结构示意图;

图5为本发明侧俯视轴剖结构示意图;

图6为本发明侧仰视总体结构示意图;

图7为本发明方法流程结构示意图。

附图中,各标号所代表的部件列表如下:

剐齿电机10,控制器12,安装板13,刀具架14,螺纹套15,刀轴16,夹具17,驱动轮18,冷却装置19,冷却管21,冷却管20,同步环板23,同步环24,引导杆25,平衡杆26,喷头27,复位弹簧28,毛刷辊30,清洗孔31,动力箱34,清扫轮35,段进丝杆40,基板41,段进蜗轮42,段进蜗杆43,角度轴50,调节电机51,摩擦轮52,滚筒刷53。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例,都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-7,本发明提供一种技术方案:一种圆柱齿轮剐齿加工装置,包括两个用于驱动工件和刀具转动的剐齿电机10、用于控制剐齿电机10转速的控制器12和安装板13,控制器12固定设置在安装板13上端,其中一个剐齿电机10通过支架固定设置在安装板13下端,安装板13上端设置有刀具架14,刀具架14上设置有倾斜的螺纹套15,螺纹套15内部螺接有用于进给切削的刀轴16,刀轴16下端同轴固定设置有切刀,位于刀具架14下端的安装板13中央设置有用于夹装齿轮毛坯的夹具17,夹具17外侧通过齿轮啮合在剐齿电机10的输出轴上,螺纹套15上端转动设置有沿着刀轴16轴向滑动用于驱动刀轴16进给的驱动轮18,驱动轮18外侧啮合有剐齿电机10,刀轴16下端设置有切刀,剐齿电机10设置在刀具架14侧壁,夹具17中央通过支架设置有可随切刀下降随时为切削部位冷却的冷却装置19;

本发明使用时,如图1和2所示,控制器12同时控制启动两个剐齿电机10电机,从而驱动夹具17在安装板13上转动,同时通过驱动驱动轮18转动,从而使得夹具17中间的齿轮毛坯进行转动,同时得驱动轮18驱动刀轴16在螺纹套15内转动,刀轴16转动驱动前端的切刀转动,切刀转动时与正在转动的齿轮毛坯啮合转动(工件随夹具17的转速为n1,刀具随其刀轴16的转速为n2,n1与n2之比等于刀具齿数与工件齿数之比,刀具的刃形设计成与工件齿形共轭形状,工件和刀具的转动相当于滚齿或插齿的展成运动,且刀刃上点的速度V2分解到工件切向和轴向,切向速度分量为V2t,轴向速度分量为V2a,V2t与工件上点的速度V1的代数和形成切向相对速度Vt,这个速度与V2a合成切削速度V,切削点在刀刃上不断变化,V也随之变化,从而形成剐削作用,加工时使工件主轴的轴线与刀具主轴的轴线相对倾斜,形成轴交角α,该α角根据工件齿向螺旋角和刀具齿向螺旋角而定),刀轴16转动时同时在螺纹套15内转动,刀轴16受到螺纹套15作用发生向下的位移(如图1和2所示,刀轴16在螺纹套15内转动驱动切刀转动对圆柱毛坯工件进行剜削时的切削速度与进给速度相关联,切削速度越快进给越快),从而完成切刀与工件之间的进给,对工件进行剜削,从而完成圆柱齿轮的剜削过程,同时的工件中央的冷却装置19启动随着切刀一起进行进给,从而完成定点冷却,避免刀具与毛坯工件切削过程中出现高温灼烧,从而造成切刀烧损现象出现;

本发明通过控制器12控制两个剐齿电机10同步不同速转动,从而使得刀具架14驱动工件转动,同时驱动轮18驱动刀轴16转动,从而使得刀轴16驱动切刀转动,同时刀轴16转动受到螺纹套15作用发生进给,从而完成完整的剜削过程,避免了切刀切削进给予切削转速不匹配,导致切刀损坏的现象出现;其次再通过可与切刀同步位移的冷却装置19进行由下斜上的定点喷射冷却方式,从而使得切刀在进行剜削时能进行高效冷却,避免切削过程中切刀过热,出现烧损的问题出现。

作为本发明的进一步方案,冷却装置19包括位于夹具17中央的冷却管21,安装板13上端设置有冷却架22,冷却管20竖向设置在冷却架22上,冷却管21上固定设置有同步环板23,刀轴16外壁转动设置有同步环24,同步环24侧壁固定设置有两个滑动设置在螺纹套15侧壁用于保持同步环24不转动的引导杆25,同步环24侧壁设置有用于挤压同步环板23的平衡杆26,冷却管20侧壁固定设置有对准刀具切削点的喷头27,冷却管21下端和底端的支架之间套设有用于使得冷却管21上移的复位弹簧28。

本发明使用时向冷却管21注射高压的冷却液,刀轴16下降时,使得外侧转动设置的同步环24下降(如图2和3所示,其中同步环24上端的引导杆25在螺纹套15侧壁沿其轴线滑动,避免了同步环24与刀轴16出现同步转动),同步环24下降驱动平衡杆26下降,平衡杆26下降挤压冷却管21外壁的同步环板23下降(大的同步环板23与平衡杆26进行配合,从而补偿刀轴16倾斜时平衡杆26与冷却管21轴线的位置差),同步环板23下降驱动冷却管21克服下端的复位弹簧28作用力发生下降,从而使得冷却管21侧壁的喷头27下降始终与刀轴16下端的切刀同步,从而使得内部的切削液始终能喷射到切刀与工件的切削点上,从而同时完成切刀与工件切削点的冷却,从而避免了出现工件和切刀出现烧损的现象出现。

作为本发明的进一步方案,位于齿轮内部的冷却管21外壁固定设置有用于刮去切削渣的螺旋倾斜的毛刷辊30,毛刷辊30倾斜方向与切削斜度方向相反,冷却管20靠近毛刷辊30下端侧壁开设有清洗孔31;

如图6所示,在工件进行切削时,会出现切屑残渣,受到冷却液的作用粘附在工件切削面上,在切刀进行下次切削时可能会导致切刀与工件之间出现异物,使得切刀或者切削工件表面出现划伤的风险,当切削工件转动时,受到切削斜度方向相反的毛刷辊30作用,从而将工件切削面上的残渣进行刮取,再通过清洗孔31的作用,向正在进行刮取的工件内侧面进行喷射冷却液,从而将工件内侧的切削面一边进行清洗一边进行刮扫,从而将切削残渣进行清理,从而避免切削残渣损坏切刀和工件加工面的现象出现。

作为本发明的进一步方案,包括带有电机可被控制器12控制的动力箱34,动力箱34固定设置在安装板13下端,冷却管20外壁沿轴向滑动设置有清扫轮35,清扫轮35转动设置在固定设置在安装板13下端的支架上,清扫轮35通过外侧套设的同步带传动连接到动力箱34其中一个输出轴上;

本发明使用时;当工件加工完成后,切刀进行回转,且工件也要随切刀进行回转,从而可能会导致毛刷辊30上的金属残渣再次进入工件加工内侧,从而可能会影响工件进入下个加工流程问题,现希望设置一套清扫装置以解决上述问题;

本发明使用时当工件进行回转退刀时,动力箱34通过同步带驱动清扫轮35转动,清扫轮35转动驱动冷却管21转动,冷却管21转动驱动毛刷辊30与工件同向转动且转速高于工件回转速度,从而将工件内侧的斜齿内的金属残渣沿着斜齿齿牙扫落到斜齿轮下端,从而完成对斜齿轮退刀时内部的清理,从而完成了斜齿轮的清理过程,避免了斜齿轮内部金属残渣对斜齿轮后续加工过程的干扰问题。

作为本发明的进一步方案,刀具架14滑动连接在安装板13上端,刀具架14通过支架转动设置有段进丝杆40,段进丝杆40螺纹连接有固定设置在安装板13上的基板41,段进丝杆40外侧轴向滑动设置有用于驱动段进丝杆40转动位移的段进蜗轮42,段进蜗轮42转动设置在基板41侧壁,段进蜗轮42下端啮合有转动设置在安装板13下端的段进蜗杆43,段进蜗杆43通过同步带传动连接在动力箱34另外一个输出轴上;

当需要加工的斜齿轮齿牙过深时,一次剜削可能会出现切削量过大,从而导致切刀出现损坏的x现象出现,这时需要进行多次进给剜削,在此希望设置一套横向进给装置以解决上述问题;

本发明使用时,当工件进行退刀完成后,动力箱34驱动段进蜗杆43转动段进蜗杆43转动,段进蜗杆43转动驱动段进蜗轮42带动段进丝杆40转动(其中段进蜗杆43和段进蜗轮42之间存在自锁,避免了工件切削过程中的切刀的震动与工件发生位移,造成撞刀,使得切刀和工件损坏的现象出现),段进丝杆40在基板41转动,从而完成段进丝杆40的进给,段进丝杆40移动从而将刀具架14向工件拉动靠近(通过移动刀具架14避免工件移动使得与毛刷辊30脱离,使得毛刷辊30与工件脱离,造成清理残渣不彻底的现象出现);

本发明通过段进蜗杆43转动驱动段进蜗轮42转动间接驱动切刀向工件进一步靠近,从而完成间断进给切削,从而避免了切刀一次性过大切削量,导致切刀损坏的现象出现。

作为本发明的进一步方案,螺纹套15外壁固定设置有用于调节刀轴16倾斜角度的角度轴50,角度轴50穿过刀具架14的一端固定设置剐齿电机10,另一端同轴固定设置有用于驱动螺纹套15角度调节的调节电机51,调节电机51可被控制器12控制;通过控制器12调节螺纹套15在刀具架14上转动(如图1和2所示,螺纹套15转动设置在刀具架14上,从而可以对切削斜度也就是斜齿轮的齿牙斜度进行调节),从而使得刀轴16发生转动,改变刀轴16与工件的轴线夹角,从而改变齿牙倾斜角度,使得设备获得更大的适用性。

作为本发明的进一步方案,平衡杆26转动设置在同步环24侧壁,平衡杆26前端固定设置有可与同步环24啮合的摩擦轮52,平衡杆26外壁固定设置有滚筒刷53;毛刷辊30对工件进行转动清理时,冷却管21转动驱动同步环板23转动,从而驱动摩擦轮52转动,摩擦轮52转动时驱动平衡杆26在同步环24侧壁转动,从而使得平衡杆26外侧的滚筒刷53对正在转动退刀地切刀进行清理,将切刀上的金属切削残渣扫落,从而避免金属残渣对切刀和工件造成刮伤的风险出现。

作为本发明的进一步方案,刀轴16采用空心;加快刀轴16的散热强度。

一种圆柱齿轮剐齿加工方法,该圆柱齿轮剐齿加工方法的具体步骤如下:

步骤一:将需要加工的内齿牙圆柱毛坯装载到夹具上,编程好程序输入控制器中,先进行模拟切屑,避免产生撞刀事件;

步骤二:启动控制器程序,剐齿电机进行转动控制工件毛坯与刀具的转速,进行剐齿,同时冷却管从喷头向刀具剐齿位置集中喷射冷却液,同时伴随着剐齿深度的下降,也随着喷头冷却管下降进行跟踪冷却,同时再通过刷板将剐齿金属渣刮擦干净;

步骤三:第一段剐齿完毕后,动力箱驱动刀具架向齿轮毛料进行一定进给,从而使得刀具进行二次剐齿,从而完成多次递进剐齿;

步骤四:剐齿完成后,将成品取下进行转运进入下个工作流程即可。

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