CN101147990B - 智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪。其主要技术特点是：在水平摆臂的端部垂直套装有一其轴向顶端装有一数字千分表的高度测头，在该高度测头同轴径向安装有一个其上装有数字万分表的径向测头。本发明的测量数据可由计算机存储、分析和处理，并通过显示屏以曲线图和立体图形的形式予以显示，实现测量数据可视化，为弧齿锥齿轮装配式铣刀盘的精确调整提供准确直观的数值依据，并有效地提高刀盘检测与调整的精度和效率。本发明整体结构简单，制造成本较低，通过对装配式铣刀盘的高精度测量和精密调整，获得高精度铣刀盘，对延长铣齿机的寿命及提高弧齿锥齿轮的齿面加工质量具有重要意义。

Description

智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪

技术领域

本发明属于机械行业检测仪器领域，尤其是一种在弧齿锥齿轮铣削加工过程中所使用的智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪。

背景技术

弧齿锥齿轮又称螺旋锥齿轮，因其具有良好的动态性能而在机械行业中占有相当的地位。弧齿锥齿轮广泛应用于汽车、石化、冶金、军工机械等行业，在弧齿锥齿轮铣削加工过程中所使用的装配式铣刀盘测量调整仪是弧齿铣齿机的配套检测设备。目前，国内企业用来进行装配式铣刀盘测量调整之用的“调刀仪”是采用分立式双测头结构，即：一套测头用于刀刃高度的测量，另一套测头用于刀刃径向跳动的测量，在该两套测头上均安装有机械式千分表。其存在的不足是：1.测量精度较低，难以实现高精度测量，进而难以实现“装配式铣刀盘”的高精度调整；2.调整过程复杂，双测头调刀仪的刀具测量位置与刀具调整位置距离较远，难以保证测量与调整的同步性，且操作较为复杂；3.测量数据只能靠人工读表和手工记录，难以保证数据的可靠性和完整性，并且手工记录的测量及调整数据，难以适应数字化制造和数字化管理的需要。

随着我国汽车工业的快速发展，对弧齿锥齿轮的需求量越来越大；弧齿锥齿轮的加工工艺通常是：切齿→齿面淬硬→研齿或刮削加工(精铣齿)。研齿加工，具有生产率高、成本低的优点。但是，研齿加工对齿轮误差的矫正能力极小，不能消除径向跳动、周节误差、齿形误差和其它由于热处理变形引起的误差，仅能改变有效齿形表面的粗糙度和接触位置。研齿加工所获得的齿轮精度一般为6～7级。

随着齿轮加工机床、硬质合金(包括立方氮化硼)技术的进步，近年来，硬齿面刮削(精铣齿)工艺被逐步推广，通过铣刀的切削，去除热处理过程中产生的轮齿变形和软齿面加工时预留的加工余量，对轮齿的侧面进行光整加工。刮削加工可获得较好的表面粗糙度，刮齿实验得到的表面粗糙度在RaO.5μm以下。刮削加工所获得的齿轮精度可达5～6级。

对于精度要求更高(4～5级)的硬齿面弧齿锥齿轮，在热处理、硬齿面刮削(精铣齿)加工之后，还需要进行磨齿。磨齿加工可以获得很高的加工精度，适于高精度弧齿锥齿轮加工，特别是一些大型的和精度要求高的硬齿面齿轮。

无论是研齿、硬齿面刮削(精铣齿)，还是磨齿，都对铣削加工时所形成的弧齿锥齿轮的齿面光洁度有较高的精度要求，为了达到这一要求，一方面要求采用高精度的铣齿机床；另一方面，对铣齿机床所使用的铣齿刀的精度也提出了更高的要求，而现有的适于装配式铣刀盘测量的调整之用的“调刀仪”，其设计结构及功能是无法满足的。

通过国内外的各类文献检索，没有发现具有本发明特征的仪器装置及相关的研究报告。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种测量精度高，并且可实现同步测量调整的智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪.

本发明的目的是通过以下措施实现的：

一种智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪，包括机座、立柱、刀盘主轴、高度测头、径向测头、水平摆臂、数字千分表，其中刀盘主轴与立柱分别安装在机座工作台上；高度测头及数字千分表通过水平摆臂套装在立柱上，其特征在于：水平摆臂的端部垂直套装有一其轴向顶端安装有一数字千分表的高度测头，并且在该高度测头的同轴径向还装有一个其上装有数字万分表的径向测头。

而且，所述的高度测头通过一套筒轴垂直安装在水平摆臂的端部，该高度测头通过一千分表保持架，实现套筒轴的轴向安装和数字千分表的轴向安装。

而且，在所述的套筒轴的顶端与高度测头顶杆端部相对应的部位安装有一在其旋起时可带动高度测头产生轴向位移以使高度测头的下端脱离与刀刃接触的切换螺母。

而且，所述的套筒轴下部装有一柱状套筒，该柱状套筒的一侧依次固装有一其下端固装有球状径向测头的弹簧片和一其下端安装有一数字万分表的万分表支架，该数字万分表的触头顶触在弹簧片上。

而且，所述的万分表支架上安装有一微调螺杆，数字万分表通过该微调螺杆下端安装的一连接板与万分表支架安装在一起。

而且，所述的微调螺杆的顶端安装有一微调旋钮。而且，所述的微调螺杆的顶端安装有一微调旋钮。

本发明与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体表现在：

1.本发明将两个测头设计成可同时测量铣刀刀刃的径向跳动和刀刃的高度的集成式测头结构，并可对上述参数分别独立测量，且测量过程互不干涉；刀刃径向跳动测量的分辨力达到0.1μm，刀高测量分辨力达到1μm，有效地解决了弧齿锥齿轮铣齿加工生产过程中因刀具调整精度低而导致齿轮精度和光洁度不高的问题，为高精度弧齿锥齿轮的加工提供了技术和装备支撑。

2.本发明作为弧齿锥齿轮铣齿机必备的检测装备，具有广阔的市场空间，较高的测量仪精度对延长铣齿机寿命及提高弧齿锥齿轮的齿面加工质量意义重大；可实现微机数据采集，以立体图形方式实现测量数据可视化，并可完成智能化数据管理，使刀具的调整更加方便、快捷，极大地提高刀盘检测与调整的精度和效率。

3.本发明整体结构简单，操作方便，测量范围广，测量精度高，在技术上达到国际先进水平，填补了国内空白，可替代进口，占有高端市场，符合企业数字化制造、信息化生产管理的需求。

附图说明

图1为本发明的结构主视图；

图2为图1的左视图；

图3为本发明集成式测头的外形示意图；

图4为本发明集成式测头的结构剖视图。

具体实施方式

下面结合附图、通过具体实施例对本发明的构成进行具体详述；但本发明实施例的叙述是说明性的，而不是限定性的，其保护范围以权利要求书的内容为准。

该智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪，其主体(见图1、图2)由机座6、刀盘主轴4、立柱2、水平摆臂3、万分表显示盒1以及集成式测头构成，其中刀盘主轴与立柱分别安装在机座工作台上，在机座上还安装有离合器操作手柄7和手轮5，万分表显示盒安装在立柱顶端，水平摆臂的前端安装集成式测头，另一端套安装在立柱上。

该集成式测头的结构如下(见图3、图4)：

在水平摆臂的前端部垂直套装有一套筒轴12，该套筒轴内同轴安装有一其轴向顶端安装有一数字千分表8的高度测头15，该高度测头与数字千分表通过千分表保持架9实现其在轴向顶端的安装，高度测头与千分表保持架的固装是通过保持架锁紧螺母11实现紧固；在高度测头顶端部位的套筒轴顶端安装有一在其旋起时可带动高度测头轴向位移、以使高度测头的下端脱离与刀刃接触的切换螺母10。在套筒轴与高度测头挺杆之间安装有螺旋弹簧23和直线轴承24。

在套筒轴下部套装有一柱状套筒13，该柱状套筒通过凸锥锁紧螺母14实现与套筒轴的安装。该柱状套筒的一侧通过螺钉(图中未标号)依次固装有一其下端固装有球状径向测头17的弹簧片16和一其下端安装有一数字万分表19的万分表支架22，该数字万分表的触头可顶触在弹簧片上，径向测头固装在弹簧片的另一端。

在万分表支架下端安装有一微调螺杆25，该微调螺杆的顶端安装有一微调旋钮20，该微调螺杆通过一锁紧螺母21实现定位。微调螺杆的下端安装有一连接板18，数字万分表通过该连接板与万分表支架的微调螺杆安装在一起。

本发明设置有数据接口及采集卡插槽，采集卡采集数字千分表和数字万分表的测量数据，该数据采集卡可安装在各种微处理器的插槽内，由微处理器进行采样、存储、并以立体图形的形式实现测量数据可视化，为“装配式铣刀盘”的精密调整提供依据。

本发明的集成式测头的工作原理是：高度测头安装在套筒轴内，该高度测头在螺旋弹簧的作用下，其下端的触头可与刀盘上的刀刃顶部接触；套筒轴上端设有切换螺母，当该切换螺母向上旋起时，可使高度测头下端的触头脱离与刀刃顶端的接触；高度测头顶杆的上端与数字千分表的触头相接触，数字千分表由千分表保持架支撑并夹紧。套筒轴的下部外侧通过柱状套筒套装有可旋转的万分表支架，在该套筒轴上的锥台和锁紧螺母的凸锥共同作用下可将柱状套筒锁紧，进而将万分表支架锁紧；弹簧片由螺钉固定在万分表支架上，弹簧片的下端通过鼠牙结构与球状径向测头固接，测量时球状径向测头与刀刃相接触，弹簧片将刀刃径向跳动的变化量传递到数字万分表上；微调螺杆带动装有数字万分表的连接板移动，使数字万分表的触头与弹簧片接触并产生一定压表量。

本发明整体工作原理为：

(1)将被测刀盘置于测量调整仪的刀盘主轴之上，通过立柱的移动和水平摆臂的摆动、升降，以及数字万分表支架的旋转，使高度测头下端的触头和径向测头分别与刀盘基准刀的顶部及侧刃相接触；并且使螺旋弹簧和弹簧片均产生一定的预变形，预变形量控制在2mm左右；

(2)将水平摆臂和立柱锁紧，同时将凸锥锁紧螺母拧紧，利用套筒轴上所设有的锥台和凸锥锁紧螺母的凸锥共同作用，将数字万分表支架锁紧；

(3)旋动微调旋钮，由微调螺杆带动装有数字万分表的连接板移动，使数字万分表的触头与弹簧片接触并产生一定压表量。

(4)转动操纵手柄使齿轮式离合器结合，转动手轮，经蜗杆蜗轮付传动使主轴及固定于其上的被测刀盘回转；

(5)依次测量有关刀齿的刀高和刀刃径向跳动。或者，旋起的套筒轴上端的切换螺母，使高度测头下端的触头脱离与刀刃顶端的接触，单独进行刀刃径向跳动的测量。

(6)测量过程中，一方面，利用液晶显示屏对测量数据加以数字显示，另一方面，经RS232和采集卡将数字千分表和数字万分表输出测量数据采集到计算机内加以存储，并以曲线图和立体图形的形式将测量数据加以显示，为刀盘的精密测量和精密调整提供依据。

通过上述操作，所获得的技术参数是：可测量调刀规格为3.5″——18″的粗精切、单双面、左右旋装配式铣刀盘；刀具内、外刃径向跳动测量的显示分辨力0.1μm，测量误差≤2μm；刀盘主轴装刀基准面的径向跳动及端面跳动≤1.5μm。

本发明的软件***主要功能设计为：

基于模块化的软件设计思想，设计智能化装配式铣刀盘测量调整仪的功能，使其具有可扩展性，主要的功能模块有：

a)数据采集：数字万分表和数字千分表测得的刀齿高度和刀刃径跳数据，经RS232接口传至计算机内，由数据采集卡采集上述数据；

b)数据存储、分析：将采集到的测量数据存储到计算机，并根据事先设定的标准进行数据分析，包括，刀高是否超标、刀刃径跳是否超标、相邻刀刃的的径跳偏差是否过大等；

c)数据显示：对测量数据以曲线图和立体图形的形式加以显示，为刀盘的精密测量和精密调整提供依据。

d)建立刀具测量数据库：将每个刀盘的测量调整结果存储在数据库中，为数字化制造提供原始基础数据，便于历史数据的追溯，为建立刀盘调整精度与铣齿加工精度之间的联系提供数据依据，指导生产，改进工艺，从而提高生产质量。

Claims (6)

1.一种智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪，包括机座、立柱、刀盘主轴、高度测头、径向测头、水平摆臂、数字千分表，其中刀盘主轴与立柱分别安装在机座工作台上；高度测头及数字千分表通过水平摆臂套装在立柱上，其特征在于：水平摆臂的端部垂直套装所述高度测头，该高度测头的轴向顶端安装所述数字千分表，并且在该高度测头的径向安装所述径向测头，在该径向测头上装有数字万分表。

2.根据权利要求1所述的智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪，其特征在于：所述的高度测头通过一套筒轴垂直安装在水平摆臂的端部，该高度测头通过所述千分表的保持架，实现套筒轴的轴向安装和所述数字千分表的轴向安装。

3.根据权利要求2所述的智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪，其特征在于：在所述的套筒轴的顶端与所述高度测头顶杆端部相对应的部位安装有一在其旋起时可带动高度测头产生轴向位移以使高度测头的下端脱离与刀刃接触的切换螺母。

4.根据权利要求2或3所述的智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪，其特征在于：所述的套筒轴下部装有一柱状套筒，该柱状套筒的一侧依次固装有一其下端固装所述径向测头的弹簧片和一其下端安装所述数字万分表的万分表支架，该径向测头为球状径向测头，该数字万分表的触头顶触在弹簧片上。

5.根据权利要求4所述的智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪，其特征在于：所述的万分表支架上安装有一微调螺杆，所述数字万分表通过该微调螺杆下侧安装的一连接板与万分表支架安装在一起。

6.根据权利要求5所述的智能化弧齿锥齿轮装配式铣刀盘测量调整仪，其特征在于：所述的微调螺杆的顶端安装有一微调旋钮。

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