CN1030541A - 滚切鼓形齿轮装置 - Google Patents

Abstract

在滚齿机上加装本装置可按共轭原理滚切出正 确齿形的鼓形齿轮。滚切时，由装置的摆动机构及主 轴限制自转机构为齿坯提供绕自身的摇摆运动，而与 滚齿机展成链无并；调整偏心机构可满足不同传动倾 角鼓形齿轮加工的需要。装置制造、使用简单方便， 不涉及改装机床；倾角可调范围大；加工工件齿数不 受限制；所滚切的鼓形齿轮齿面与工作状态的运动要 求相一致，齿形、齿向对称。瞬时速比恒定，可提高传 动精度，承载能力及使用寿命。

Description

本发明属于鼓形齿轮制造的辅助装置，特别适用于供大倾角传动的齿轮联轴器中鼓形齿轮的加工。

当前，在滚齿机上加工鼓形齿轮（图1），是在刀架沿工件轴向进给（f.）的同时，相对工件径向再附加以进给运动（f.），两者合成曲线运动（通常是圆弧）滚切出鼓形齿轮。为实现这一合成运动，必须对滚齿机进行改装，加装程序控制装置或机械、液压、电气仿形装置。不同参数的鼓形齿轮要求配置相应的靠模。此外，加工出的鼓形齿轮齿面，在工作时，和联轴器的内齿套并不符合共轭原理，只能有少数牙齿套以点接触形式工作，从而大大降低联轴器的承载能力与使用寿命。特别是当联轴器以大倾角工作时，这一问题更趋严重。需要进一步指出的是：由于在滚切过程中，滚刀与工件中心距不断变化，导至所切出的鼓形齿轮齿形歪斜、齿向扭曲，造成工作时齿面接触进一步恶化。

欲获得正确的、符合共轭原理的鼓形齿轮，必须使齿坯在滚切过程中，模拟完成鼓形齿轮与相应联轴器内齿圈在传动工作状态下，完全相同的相对运动。国内石家庄煤矿机械厂曾提出以内啮合行星锥齿轮副完成这一运动（中国机械工程学会机械加工学会第三届年会论文集（二）1982）。该装置存在倾角不能调整，只能加工一种固定齿数的工件、内锥齿轮副加工困难、锥齿轮副存在传动间隙引起加工过程产生振动及降低加工精度、滚齿机分齿传动链计算、换置复杂等缺陷。

本发明的主要目的是：提供能按正确共轭齿形加工;制造、调整、使用均简单方便;无需改装机床、配置大量靠模;而可切制质量优良的鼓形齿轮加工装置。对于工作倾角越大的鼓形齿轮，质量提高、经济效益也越显著。

概括地讲，本发明的特点是：安装在本装置上的齿坯，在切齿过程中，除了随滚齿机工作台做回转运动之外，还由本装置的摆动机构提供齿坯不断围绕自身球心的摆动，该机构是由有偏心斜孔套筒及主轴限制自转机构组成。该机构所实现的摆动，成全符合联轴器在该工作倾角下，鼓形齿轮与内齿套的相对运动，在滚刀滚切出假想的内齿套齿面的情况下，齿坯相应被滚切成能与内齿套相共轭的鼓形齿轮。

本发明的另一特点是：通过偏心调整机构，非常简便地完成不同倾角参数的调整。

摆动运动的动力靠一系列齿轮机构传递，并可通过更换不同齿数的齿轮加以调整，以适应加工不同参数齿轮时，提高切齿效率及改善齿面加工质量。

下面就本发明的具体方案，并结合附图所给出的一个实施例，详叙如下：

图2是装置全貌的剖视图，示出按最大倾角调整的状况。

图3是沿图2的D-D剖开的视图。

图4是沿图3的F-F剖开的展开图。

图5是沿图2的G-G剖开的视图。

参照图2，本装置主体安装在滚齿机工作台上，其回转轴线OA与工作台回转轴线重合（壳体（1）外圆柱面径切削加工，可用打表法精确调整、安装，通过壳体底板制有的缺口，用T形槽螺钉与滚齿机工作台固连），随工作台一起回转。齿坯（假想线表示）用螺母（7）、压环（8）、心轴（9）固紧。齿坯与心轴轴线为OC，O为齿坯鼓形齿球面球心。参照图2、3，燕尾座（23）用压板（60）、螺母（61）、螺栓（62）固紧在滚齿机后立柱上，并通过螺栓（22）、垫圈（26）、螺母（27）与内齿圈（25）连成一体，而内齿圈的内齿与壳体（1）中的齿轮（55）相啮合（壳体（1）上在相啮合部位开有窗口M）。当壳体（1）随工作台一起回转时，齿轮（55）做行星运动，并通过一系列相啮合的齿轮（56）、（57）、（17）、（20）将运动传递给大齿轮轴套（31），大齿轮轴套（31）上下分别用轴承（12）、（30）支承，中段铣有轮齿，与齿轮（20）啮合，可绕自身轴线OA回转;其内孔是倾斜制造的，轴线为OB，OA、OB夹角为α，斜孔内又套装偏心套（29）。偏心套（29）外圆柱面轴线也是OB，但内孔又制成斜孔，轴线为OC（装配时调整垫片（5）厚度，可调整件（29）、（30）沿OB轴线位置，满足OA、OB、OC三轴线共交于O点），OB、OC夹角为β。

调整倾角（OA、OC间夹角）时，用手摇转工作台，至两侧顶尖（46）对准滑块（45）顶尖孔位置，顶紧顶尖（旋拧方头（51），通过圆柱销（50），带动螺杆（49）旋转。顶尖（46）内孔制有与件（49）相配的阴螺纹，外圆制有沿轴向的键槽，与顶尖套（48）中的短圆柱销（47）相配，故旋拧方头（51）时，可实现顶尖（46）轴向进退），保证所调斜角在规定的平面内（即图2所示的纸面），再松开圆螺母（36）、退回锥面锁套（35）（设计锥顶角大于自锁 角，不产生自锁），重新摇转工作台，件（29）、（31）可绕OB轴相对转动，从而改变了OA、OC间夹角（改变范围为α-β～α+β，如设计时取用α＝β，则调整范围为0～2α，且制造简单-在件（31）按夹角α镗出斜孔后，装入件（29）并通过件（35）、（36）紧固之，此时按件（31）轴线OA镗制件（29）内孔，可获OA、OB、OC三轴交于O点之效果），满足不同倾角调整需要。按要求倾角调整之后，需拧紧圆螺母（36），压紧锥面锁套（35）、件（29）、（31）则可视为连成一体，随之将两侧顶尖（46）退回，恢复切齿状态。

切齿时，当件（29）、（31）共同按OA轴回转时，OC轴轨迹将形成以O为顶点、OA为回转轴的圆锥面。若齿坯心轴（9）直接与件（29）固连，势必形成齿坯既通过件（31）绕OA轴转动又随壳体、工作台一同转动，造成滚齿机展成链换置复杂，而且导至滚刀刀刃切削鼓形齿面时，仅在某些固定部位切削，并不能获得全部鼓形齿面切削加工。为此，本发明设置了限制工件主轴（41）自转机构。工件主轴（41）由轴承（3）、（37）支承，通过圆螺母（40）、防松垫圈（39）、圆环（38）压紧轴承并防松。件（41）下端铣成扁方，可沿限位环（42）中的矩形导向槽摆动，而件（42）两端制有轴颈，以轴承（43）分别支承在滑块（45）中，两个滑块（45）则可按其另外的圆柱孔（轴线与限位环（42）轴线垂直）沿两平行圆柱导杆（44）滑动（件（44）两端与壳体（1）以过盈配合装配），这样，满足了工件主轴（41）绕OA轴做圆锥运动时，本身并不能自转，即从行星齿轮（55）传来的运动仅使齿坯完成绕O点的摆动，并不影响滚齿机的分齿运动。

另外尚需说明的特点是：

工件主轴（41）上端部制有莫氏锥孔，心轴（9）则制有相配的莫氏锥柄，保证定心准确、工作可靠。旋紧内六角螺钉（6），通过球面压块（10）压紧心轴（9）。在K端面可增减调整垫片满足既压紧心轴又使件（10）凸球面与顶盖（4）凹球面配合良好，稍有间隙。在工作时，这一球面副可起到密封作用，同时辅助支承作用，以增加刚度。件（10）凸球面上按倾角度数刻以同心圆形刻度，以利于按刻度调整要求之倾角大小，在心轴（9）锥柄上方一段较大轴颈上制有螺纹，以备用旋拧螺母的方法卸下心轴。

另一特点是传递摆动运动的三根齿轮轴（16）等，具有相同的，简单的光轴构造，均是采用平键（19）、（58）等传递扭矩，采用隔套（18）、（21）、 （59）等分别确定齿轮（55）、（56）、（57）、（17）、（20）等轴向位置，以轴承（28）等支承，并通过螺杆（13）、螺母（14）、顶盘（15）调整轴承予紧力。当旋下螺钉（6）、（2）卸下球面压块（10）、顶盖（4）及顶盘（15）时，件（16）等三个齿轮轴上端均制有螺孔，可旋入相应的螺杆方便地拆下各轴零件，通过壳体（1）上窗口M改变更换齿轮（57）、（17）位置或更换不同齿数的交换齿轮而改变齿坯摇摆次数。

另外特点是：壳体（1）上制有M、N两个窗口（图2、3、4、5），M窗口作用前已叙述，N窗口主要用于倾角调整时，可从壳体外伸入钩形圆螺母搬手旋拧圆螺母（36），为此，固紧轴承止推环（34）的螺钉（33）、弹簧垫圈（32），在N窗口处换用埋头螺钉（63）（图5），以免防碍搬手工作。此外，两窗口还可提供往各润滑点注油的方便。在切削工作时，而窗口则需用铁片封住，以防污物、切屑进入壳体内部。

此外，挡屑圈（24）可防止切屑落入内齿圈（25）牙齿内，而支架（54）（下端固定在工作台壳体上）通过螺钉（52）、垫圈（53）等与内齿圈固连，以增加内齿圈支承刚度。调整环（11）起补偿调整作用，可修磨其厚度调整轴承间隙。

综上所述，本方案具有如下优点：

1.为齿坯提供了完全符合鼓形齿轮工作状态的运动，所滚切的齿面满足共轭原理，可达到全部牙齿以线接触、恒定瞬时速比传递运动。既提高了运动传递精度也提高了承载能力及使用寿命;

2.本方案提供的装置，不涉及滚齿机任何部分改装液压、电气等仿形***，拆装方变、工作可靠、制造成本低，可做为滚齿机配套附件生产，扩大机床用途;

3.采用偏心倾角调整机构，简单、可靠、可调范围大、调整方便，无需配置大量不同参数靠模，经济效益好;

4.摆动及限制主轴自转机构，结构精巧，实现了齿坯摆动与机床分齿运动换置无关的设计，使得滚切鼓形齿轮与普通直齿圆柱齿轮机床换置完全一致，加工工件齿数不受限制;

5.齿坯摆动次数可方便地通过改变交换齿轮加以改变，有利于提高加工质量及切齿效率;

6.采用本装置加工鼓形齿轮，设计计算大大简化。不必进行鼓形齿轮侧隙、齿形、靠模曲线等繁杂计算，直接按工作时要求的倾角值调整本装置即可进行加工。

本方案系适用于国产Y38滚齿机的实施例（燕尾座23按Y38后立柱形状设计，其它型号滚齿机可相应设计件23形状），可加工GCL1～GCL13规格尺寸的鼓形齿轮。

Claims (4)

1、一种按共轭原理滚切鼓形齿轮装置，其特征在于它主要是由有偏心斜孔套筒及主轴限制自转机构组成的摆动机构、倾角调整机构、具有换置机构的摆动运动传递机构组成。

2、根据权利要求1所述的按共轭原理滚切鼓形齿轮装置，其特征在于主轴限制自转机构是由仅消除一个主轴自转自由度，并且齿坯摆动运动与滚齿机展链无关的两个互相垂直方向的滑块机构组成。

3、根据权利要求1所述的按共轭原理滚切鼓形齿轮装置，其特征在于倾角调整机构是由双重偏心斜孔套筒构成。

4、根据权利要求1所述的按共轭原理滚切鼓形齿轮装置，其特征在于摆动运动传递及换置机构是由齿轮周转轮系构成，其中具有交换齿轮换置摆动次数。

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