[發(fā)明專利]一種超聲冷擺精密加工面齒輪的裝置及方法

有效

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• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113547063B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵文;陳雪林;唐進(jìn)元
• 申請（專利權(quán)）人: 中南大學(xué)
• 主分類號: B21K1/30
• 分類號: B21K1/30;B21J5/00
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 肖云

本發(fā)明公開了一種超聲冷擺精密加工面齒輪的裝置及方法，超聲冷擺精密加工面齒輪的裝置包括：機(jī)架；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，安裝于機(jī)架；底座，與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置連接，上端用于裝夾工件；擺動(dòng)軸，位于底座上方，內(nèi)部安裝有超聲振動(dòng)裝置，輸出超聲振動(dòng)；齒形模具，位于擺動(dòng)軸和工件之間，能在擺動(dòng)軸的作用下對工件進(jìn)行加工；加工進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，安裝于機(jī)架，并與擺動(dòng)軸連接，以驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)軸升降和旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明利用擺動(dòng)軸擺動(dòng)對齒形模具施壓，齒形模具對工件部分區(qū)域擠壓成型，并利用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)底座旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)加工位置的切換，最終實(shí)現(xiàn)工件的全面加工，可對大工件進(jìn)行逐次小區(qū)域加工，降低沖擊力需求，提高了加工精度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及齒輪成型加工設(shè)備，特別是涉及一種超聲冷擺精密加工面齒輪的裝置及方法。

背景技術(shù)

冷擺碾壓成型齒輪實(shí)現(xiàn)了材料的等效加工，能夠廣泛應(yīng)用于齒輪加工行業(yè)的前景。與傳統(tǒng)碾齒成型工藝相比，雖然超聲冷擺碾壓成型能夠顯著降低沖擊力，但是在精密成型較大面齒輪時(shí)，由于加工中成型區(qū)域較大，其沖擊力依然很大，對機(jī)床的運(yùn)動(dòng)傳遞精度及齒輪加工精度均有較大影響，降低了大面齒輪的加工精度。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明提出一種超聲冷擺精密加工面齒輪的裝置，可有效提高加工精度。

根據(jù)本發(fā)明的第一方面實(shí)施例的一種超聲冷擺精密加工面齒輪的裝置，包括：機(jī)架；旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置，安裝于機(jī)架；底座，與旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置連接，上端用于裝夾工件；擺動(dòng)軸，位于底座上方，內(nèi)部安裝有超聲振動(dòng)裝置，輸出超聲振動(dòng)；齒形模具，位于擺動(dòng)軸和工件之間，能在擺動(dòng)軸的作用下對工件進(jìn)行加工；加工進(jìn)給驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，安裝于機(jī)架，并與擺動(dòng)軸連接，以驅(qū)動(dòng)擺動(dòng)軸升降和旋轉(zhuǎn)。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的一種超聲冷擺精密加工面齒輪的裝置，至少具有如下技術(shù)效果：利用擺動(dòng)軸擺動(dòng)對齒形模具施壓，齒形模具對工件部分區(qū)域擠壓成型，并利用旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)底座旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)加工位置的切換，最終實(shí)現(xiàn)工件的全面加工，可對大工件進(jìn)行逐次小區(qū)域加工，降低沖擊力需求，提高了加工精度。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，還包括導(dǎo)向套和傳動(dòng)軸，所述導(dǎo)向套與機(jī)架固定；所述傳動(dòng)軸安裝于導(dǎo)向套內(nèi)并能沿導(dǎo)向套升降；所述齒形模具固定在傳動(dòng)軸底部以用于與工件接觸，所述傳動(dòng)軸上端用于與擺動(dòng)軸接觸作用以對下方的工件進(jìn)行加工。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述齒形模具與傳動(dòng)軸通過螺栓相連。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述傳動(dòng)軸上端設(shè)有與擺動(dòng)軸底部輪廓部分適配的凹槽。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，還包括復(fù)位機(jī)構(gòu)，所述復(fù)位機(jī)構(gòu)用于對傳動(dòng)軸施加朝上的彈性作用力，使得擺動(dòng)軸脫離與傳動(dòng)軸接觸時(shí)，傳動(dòng)軸在彈性作用力的驅(qū)動(dòng)下朝上運(yùn)動(dòng)并帶動(dòng)齒形模具脫離與工件的接觸。

在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述復(fù)位機(jī)構(gòu)包括圓環(huán)和復(fù)位彈簧，所述圓環(huán)固定在導(dǎo)向套上，并位于傳動(dòng)軸下方，所述復(fù)位彈簧安裝于傳動(dòng)軸與圓環(huán)之間。

根據(jù)本發(fā)明的第二方面實(shí)施例的一種超聲冷擺精密加工面齒輪的方法，包括如下步驟：S1，擺動(dòng)軸向下運(yùn)動(dòng)，給工件施加5KN的壓力，且壓力隨著時(shí)間逐漸增大至一設(shè)定值，超聲振動(dòng)裝置開始激勵(lì)，超聲振動(dòng)傳遞給齒形模具，擺動(dòng)軸開始旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)提供向下的沖擊力，通過擠壓對工件上的第一成型區(qū)域的齒形進(jìn)行成型；S2，擺動(dòng)軸向上運(yùn)動(dòng)，齒形模具與工件完全脫離接觸；S3，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)底座和工件旋轉(zhuǎn)0.85θ₁后，重復(fù)步驟S1和步驟S2，對工件第二成型區(qū)域及后續(xù)成型區(qū)域進(jìn)行加工，直至工件旋轉(zhuǎn)角度等于或大于360度為止，完成第一次擠壓成型，λ₁為工件與齒形模具接觸區(qū)域的圓心角；S4，擺動(dòng)軸向下運(yùn)動(dòng)并施加壓力至設(shè)定值后，超聲振動(dòng)裝置開始激勵(lì)，擺動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)擺動(dòng)，對工件擠壓成型；S5，擺動(dòng)軸向上運(yùn)動(dòng)，齒形模具與工件完全脫離接觸；S6，旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)裝置帶動(dòng)底座和工件旋轉(zhuǎn)0.4θ₁后，重復(fù)步驟S4和步驟S5，直至工件旋轉(zhuǎn)角度等于或大于360度為止，完成第二次擠壓成型。