[發明專利]一種齒輪磨削加工方法及設備

有效

• 申請號: 201410000795.6
• 申請日: 2014-01-02
• 公開（公告）號: CN103737119A
• 公開（公告）日: 2014-04-23
• 發明（設計）人: 張春
• 申請（專利權）人: 湖北汽車工業學院
• 主分類號: B23F9/02
• 分類號: B23F9/02;B23F23/08;B23F15/06
• 代理公司: 十堰博迪專利事務所 42110
• 代理人: 高良軍

技術領域

本發明涉及一種齒輪加工方法及設備，特別是一種齒輪磨削加工方法及設備。

背景技術

齒輪加工有成型銑刀銑齒、滾刀滾齒、蝸桿砂輪磨削等加工方法，單件生產還可以用電火花線切割直齒齒輪；其中滾齒后剃齒或者磨齒的工藝路線，是最為典型的工業化批量生產方法。但是剃齒加工只適合軟齒面，無法加工熱處理后的硬齒面，并且剃齒刀制造精度要求高，價格昂貴。磨齒一般采用碟形砂輪或者蝸桿砂輪與齒坯做展成運動，進行齒面磨削，一般用于剃齒或熱處理之后的精加工。無論是采用碟形砂輪還是蝸桿砂輪，其與齒面之間接觸屬于硬性點接觸，不僅磨削效率較低，磨削熱量也不容易散發，會產生熱變形甚至表面燒傷。而砂輪磨損后影響齒形精度，需要通過頻繁修磨補償其磨損。

砂帶磨削是一種非常高效的加工方法，并且發熱量較小，工件表面不會燒傷，加工效率遠超砂輪磨削，幾乎接近普通切削加工的效率；高速運轉的砂帶慣性小，安全系數高，不需修整，更換方便，并且加工精度表面質量也能達到高精度的要求。

發明內容

本發明提供一種齒輪磨削加工方法及設備，改變現有砂輪磨削的點接觸，使砂帶與齒輪齒面的母線相接觸，砂帶和齒坯之間做展成運動，或者砂帶在壓磨板作用下與齒面全接觸，靠壓磨板的形狀復制出齒輪的齒面輪廓，解決傳統齒輪磨床頻繁修整砂輪，加工效率低的缺點。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案如下。

一種齒輪磨削加工方法，其特征是：磨削加工對象是已經具有齒槽齒形的齒坯；環形砂帶被約束裝置約束成具有兩個相對磨削段的特定形狀，參與磨削齒坯的兩個齒面，環形砂帶相對于齒坯沿齒寬方向高速運動，使環形砂帶與齒輪的齒面母線相接觸，在齒寬方向磨削齒面，同時齒坯相對環形砂帶做往復平動和轉動進給運動，依次磨削每個齒槽齒面，每磨削完畢一對齒面，環形砂帶離開齒坯退刀，齒坯轉動一個齒的分度夾角，再次重復平動和轉動，直到所有的齒面被磨削并符合尺寸精度為止。

本發明采用約束裝置，將環形砂帶約束成是與齒輪對應的標準齒條單個齒廓形狀一致的楔形，或者是與齒輪的曲面齒面互相吻合匹配的曲面輪廓形狀；由于砂帶被剛性的背靠壓磨板約束，砂帶與齒坯的接觸線為齒面的母線或者整個齒面，從而實現線接觸磨削或者面接觸磨削，使磨削效率大大提高。

當特定形狀為楔形時，齒坯平動和轉動同時進行，環形砂帶相對齒坯做展成嚙合進給運動，齒坯平動的線速度等于轉動的角速度乘以齒輪分度圓半徑。

當特定形狀為曲面輪廓形狀時，齒坯平動和轉動同時進行，砂帶朝著齒坯齒面法向進給運動。

本發明提供的加工方法主要針對已經具有齒槽齒形的齒坯，如直接鍛造出齒形的精鍛齒輪毛坯，或者是經過滾齒加工了的齒輪粗坯。?砂帶和壓磨板構成了磨削加工的齒條砂帶或成型砂帶。剛性的壓磨板保證了齒條的形狀精度，通過齒坯相對于齒條的滾動，達到砂帶齒條和齒坯共軛展成運動磨削的目的。而采用與齒輪齒廓吻合對應的曲面壓磨板進行仿形磨削，磨削效率更高，適合大模數非淬硬齒輪的表面修光。

當磨削斜齒輪時，砂帶運動方向與齒輪軸線呈一定夾角，以滿足斜齒輪螺旋角的需要。同樣，磨削錐齒輪時，齒輪軸線與砂帶運動方向呈一定夾角，使砂帶運動方向和錐齒輪頂角母線平行。

本發明還提供了一種齒輪磨削加工設備，一種齒輪磨削加工設備，其特征是：由床身、砂帶、約束裝置、齒坯旋轉分度頭、齒坯平動工作臺、升降臺、齒坯傾角臺、砂帶進給工作臺、砂帶偏擺旋盤以及數控系統組成，升降臺設置在床身前面，砂帶進給工作臺設置在床身頂部；

砂帶偏擺旋盤安裝在砂帶進給工作臺上，其旋轉軸線平行于砂帶進給工作臺的導軌方向；環形砂帶及約束裝置安裝在砂帶偏擺旋盤上，砂帶偏擺旋盤能繞其旋轉軸線在±90度范圍內旋轉；砂帶進給工作臺導軌方向垂直于與齒坯平動工作臺導軌方向，且均為水平運動；

齒坯平動工作臺安裝在升降臺上，齒坯傾角臺安裝在齒坯平動工作臺上，齒坯傾角臺可以繞其軸線在0度至－90度范圍內旋轉，其旋轉軸線平行與齒坯平動工作臺導軌方向；齒坯旋轉分度頭安裝在齒坯傾角臺上，齒坯傾角臺繞其軸線在0度至－90度范圍內旋轉時，齒坯的軸線與砂帶偏擺旋盤的軸線從90度至0度的夾角變化；

齒坯安裝在齒坯旋轉分度頭的芯軸上，齒坯旋轉分度頭可以繞其旋轉軸線任意旋轉；

所述數控系統至少為三軸聯動數控系統，可驅動包括齒坯旋轉分度頭、齒坯平動工作臺、砂帶進給工作臺或者砂帶偏擺旋盤三軸聯動，實現進給、退刀和分度旋轉動作。

所述約束裝置由驅動輪、漲緊輪或從動輪、壓磨板、壓帶輪或者導向器組成。

本發明的有益效果是：