[發(fā)明專利]一種超聲剃齒裝置及其應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201610067748.2
• 申請(qǐng)日: 2016-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN105478922B
• 公開（公告）日: 2017-08-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 秦慧斌;付俊帆;錢廣標(biāo);梁國(guó)星;侯志利;王波;張瀟爽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中北大學(xué)
• 主分類號(hào): B23F19/06
• 分類號(hào): B23F19/06;B23F23/12
• 代理公司: 山西五維專利事務(wù)所(有限公司)14105
• 代理人: 郭海燕

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于齒輪精密加工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種超聲剃齒裝置及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

剃齒是最主要的齒輪精加工手段之一，用于修正齒圈徑向跳動(dòng)誤差、齒距誤差、齒形誤差和齒向誤差等，通常是作為齒形加工的最后工序。由于剃齒過程中，剃齒刀與加工表面之間互相接觸，產(chǎn)生較大的切削力和切削熱，切削所產(chǎn)生的切屑也不易排出，這些原因?qū)е录庸ぞ冉档秃偷毒呤褂脡勖目s短。

傳統(tǒng)上，剃齒工藝的提高依賴于剃齒刀、剃齒夾具和剃齒機(jī)床結(jié)構(gòu)的改進(jìn)。目前，超聲加工技術(shù)的發(fā)展為剃齒工藝的發(fā)展提供了一個(gè)新的方法。超聲加工是將超聲振動(dòng)加載于刀具或工件上，利用微切削刃的超聲振動(dòng)沖擊切削作用、切削液的空化效應(yīng)及切削液的化學(xué)作用等材料去除機(jī)理，使切屑容易排除，顯著降低切削力，提高冷卻液的潤(rùn)滑和冷卻效果，降低切削熱，改善工件表面微觀形貌，提高工件的加工精度、耐磨性和抗腐蝕性，延長(zhǎng)刀具壽命，降低齒輪嚙合噪聲。

超聲波振動(dòng)理論與先進(jìn)制造技術(shù)學(xué)科之間的前沿技術(shù)的相互滲透，為齒輪超聲精密加工技術(shù)提供了理論基礎(chǔ)；大功率超聲發(fā)生器、換能器和超聲變幅桿的成熟產(chǎn)品投向市場(chǎng)，為齒輪超聲精密加工的實(shí)現(xiàn)提供了物質(zhì)保障。魏冰洋于2007年提出了一種研齒機(jī)的發(fā)明專利專利申請(qǐng)?zhí)枺?00720089823.1，該超聲研齒機(jī)采用了超聲振動(dòng)加工工藝，當(dāng)?shù)毒吲c齒輪工件嚙合時(shí)，于小齒輪的軸向上施加超聲振動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)了提高3倍材料去除率，齒輪嚙合質(zhì)量的極大改善和傳動(dòng)噪聲的降低。該研齒機(jī)成本低，操作簡(jiǎn)便，特別適用于小模數(shù)齒輪的研磨加工。婁志峰于2011年提出了一種漸開線眼珠齒輪輪齒表面超聲強(qiáng)化裝置的發(fā)明專利專利申請(qǐng)?zhí)枺?01110355311.6，該裝置結(jié)合了超聲深滾技術(shù)與漸開線展成原理，根據(jù)漸開線展成原理，導(dǎo)尺通過摩擦力帶動(dòng)基圓盤與齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，被加工齒輪輪齒與超聲波加工頭進(jìn)行嚙合運(yùn)動(dòng)，同時(shí)超聲加工頭以先接觸的方式對(duì)齒輪表面進(jìn)行超聲強(qiáng)化，使齒輪輪齒表層產(chǎn)生一定深度的殘余應(yīng)力層，從而改善齒輪應(yīng)力狀態(tài)，提高使用壽命。

以上專利雖然利用了超聲振動(dòng)技術(shù)對(duì)齒輪精密加工工藝方法進(jìn)行了改進(jìn)，但是都未涉及到剃齒加工工藝。因此將超聲振動(dòng)技術(shù)與剃齒工藝有機(jī)結(jié)合，研制一種針對(duì)剃齒加工的超聲加工設(shè)備用于改進(jìn)剃齒工藝，進(jìn)而提高齒輪加工效率和質(zhì)量，延長(zhǎng)刀具使用壽命，拓展超聲振動(dòng)技術(shù)應(yīng)用范圍，是有必要、有意義的。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明將超聲振動(dòng)特種加工工藝與剃齒工藝結(jié)合，提供超聲剃齒裝置及其應(yīng)用。

本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)上述目的而采取的技術(shù)方案為：

一種超聲剃齒裝置，由升降及旋轉(zhuǎn)主軸系統(tǒng)、剃齒刀回轉(zhuǎn)及超聲振動(dòng)復(fù)合主軸系統(tǒng)、外支撐固定系統(tǒng)和超聲波電源換向系統(tǒng)四個(gè)部分組成；

所述升降及旋轉(zhuǎn)主軸系統(tǒng)由主軸右支架、超聲波發(fā)生器、升降主軸、轉(zhuǎn)盤和主軸左支架組成，升降主軸的上表面安裝有超聲波發(fā)生器，升降主軸的下方安裝有轉(zhuǎn)盤，主軸左支架與主軸右支架都安裝在轉(zhuǎn)盤上；

所述剃齒刀回轉(zhuǎn)及超聲振動(dòng)復(fù)合主軸系統(tǒng)由剃齒刀、換能器、傳振桿、剃齒裝置動(dòng)力回轉(zhuǎn)主軸、平鍵和變幅桿組成，剃齒裝置動(dòng)力回轉(zhuǎn)主軸的右端以花鍵與變幅桿的花鍵槽連接，剃齒裝置動(dòng)力回轉(zhuǎn)主軸的左端連接在主軸左支架上，變幅桿的平鍵槽上安裝平鍵，且與剃齒刀相連接，變幅桿大端以精密細(xì)牙螺紋與傳振桿連接，傳振桿和換能器以精密細(xì)牙螺紋連接；

外支撐固定系統(tǒng)由主軸右支架、膠木絕緣端蓋、螺釘緊固件、圓筒形回轉(zhuǎn)軸、螺栓緊固件、氈圈油封、前軸承端蓋、軸承端蓋螺栓、后軸承端蓋、右列圓錐滾子軸承、配磨墊圈和左列圓錐滾子軸承組成，圓筒形回轉(zhuǎn)軸左端面與傳振桿的法蘭通過螺栓緊固件連接，圓筒形回轉(zhuǎn)軸右端面與膠木絕緣端蓋通過螺釘緊固件連接，圓筒形回轉(zhuǎn)軸中部設(shè)有左軸承定位臺(tái)階和右定位臺(tái)階，左列圓錐滾子軸承的內(nèi)圈外端面通過與左軸承定位臺(tái)階的臺(tái)階面重合來實(shí)現(xiàn)定位，右列圓錐滾子軸承的內(nèi)圈外端面通過與右定位臺(tái)階的臺(tái)階面重合來實(shí)現(xiàn)定位，左列圓錐滾子軸承和右列圓錐滾子軸承的外圈外圓柱面都與主軸右支架的主軸安裝孔配合安裝，前軸承端蓋的壓環(huán)面緊壓左列圓錐滾子軸承的外圈大端面，配磨墊圈的左端面緊壓右列圓錐滾子軸承的外圈大端面，后軸承端蓋的壓環(huán)面緊壓配磨墊圈的右端面，氈圈油封安裝在前軸承端蓋的內(nèi)環(huán)孔內(nèi)并通過軸承端蓋螺栓將前軸承端蓋和后軸承端蓋分別固定在主軸右支架的左右各側(cè)；