CN103298585A - 用于大传动齿轮的中心研磨工具 - Google Patents

Abstract

用于同步研磨中空轴的第一加工表面以及与其相对的中空轴的第二加工表面的加工***和方法，该加工***具有将中空轴固定在相对固定的位置的制动子***，同时驱动子***使研磨工具在中空轴内部旋转，以使得研磨工具在使用顶部磨具的研磨表面研磨第一加工表面的同时，使用底部磨具的研磨表面研磨第二加工表面。

Description

用于大传动齿轮的中心研磨工具

技术领域

本申请总体上涉及加工***，并且更具体地涉及一种研磨加工***。

背景技术

研磨为一种机械加工，其中工作表面采用研磨工具成型。研磨工艺是一种产生光滑成型表面的有效加工工艺，并且在变速箱行业中，研磨工艺用于修整大型变速齿轮的两个或多个加工表面。例如，传统的变速箱包括大的大齿轮用于与一个或多个小齿轮啮合。大齿轮典型地包括延伸穿过基座中心轴线的中空圆柱形轴，该轴具有至少两个加工表面，它们在用于将大齿轮安装到其它加工***上的研磨过程中彼此“修整”。

传统的研磨方法包括人工添加研磨材料，例如添加砂纸到加工表面上。例如，工人首先将大齿轮固定到安装支架上，将砂纸添加到第一加工表面以产生期望的外形，接着将大齿轮从安装支架移开并且在第二加工表面上重复上述过程。人工过程大大降低了工人保持需要的表面公差的能力，由此无法对彼此相对的两个加工表面进行修整。此外，这种过程比较耗时，导致浪费时间和金钱。

另一种传统的方法包括采用车床研磨加工表面。大齿轮可旋转地连接到加工机床用于对第一加工表面进行研磨。此后，工人将大齿轮移开并且在第二加工表面上重复上述步骤和研磨过程。车床加工工艺需要工人分别研磨每个加工表面，这将导致不期望的结果，例如曲轴转动。此外，该工艺是耗时的，也就是工人需要执行两个步骤，用于研磨第一加工表面的第一步骤和用于研磨第二加工表面的第二步骤。

尽管在机器研磨大齿轮的领域已经取得了长足的进步，仍然存在很多缺点。

附图说明

被认为是本申请的特性的新颖性特征在所述的权利要求中提出；然而，本申请本身，以及优选的应用模式还有其进一步的目标和优点将参照后面的详细说明并结合附图得到最好的理解，其中：

图1为根据本申请的优选实施例的加工***的正视图；

图2为图1的制动子***的正面剖视图；

图3A为图1的研磨工具的斜视图；

图3B为图3A的研磨工具的正视图；

图3C为图3A的研磨工具的拆解正视图；

图4为图3C的研磨工具的一个替代实施例的分解正视图；

图5为图3A的研磨工具的一个替代实施例的正视图；并且

图6A-6C为图3A的研磨工具沿VI-VI方向并且与大齿轮的正面剖视图可操作关联的正面剖视图。

虽然本申请的加工***具有多种变形和替代形式，但是仅在这里对附图所示的具体实施方式进行详细描述。然而，应该理解的是，这里对具体实施方式的描述不是将本发明限定于公开的特定实施方式，而恰恰相反，本发明覆盖了落在由本申请所述的权利要求限定的工艺的精神和范围之内的全部变形，等同以及替代。

具体实施方式

本申请的加工***克服了同时研磨变速齿轮的两个加工表面的传统方法和装置所具有的共同缺点。具体地，加工***包括研磨工具，该研磨工具可旋转地连接到用于支撑并将齿轮保持在静止位置的工作台和制动子***，同时研磨工具延伸穿过齿轮的中空轴，并且对齿轮的上部和下部表面同时进行研磨。

本申请的加工***的结构和操作将参照附图并结合相应的说明而获得更好的理解。这里描述了加工***和组件的多个实施例。应该理解的是不同实施例的各个组件，部件以及特征可以组合在一起和/或彼此相互交换，尽管在每幅图中并没有明确地描绘出全部变形和具体实施例，但是它们全部位于本申请的范围之内。

现在参照图1，示出根据本申请的优选实施例的加工***101的正面示意图。图1示出加工***101与大齿轮103可操作关联；然而，应该意识到加工***101轻易且容易地适用于需要对两个加工表面同步，同轴研磨的其它类型的齿轮，中空轴以及其它管道或装置。加工***101优选地包括一个或多个移动结构105，驱动子***107，制动子***109，以及研磨工具111来执行研磨操作。

移动结构105在研磨操作中承载并运送加工***101和大齿轮103的各个组件。移动装置105优选地包括具有一个或多个用于可调节地容纳制动子***109的凹槽，孔，狭槽，和/或其它表面布置的工作台113。例如，大齿轮典型地制造成具有不同的形状和尺寸，由此需要制动子***109设置在工作台113的不同位置上，以容置大齿轮103的各种实施形式。由此，制动子***109设置有一个或多个用于牢固地连接到凹槽，孔，狭槽，和/或工作台113的其它表面布置的装置。

在优选的实施例中，工作台113由一种或多种不同类型的金属材料制造而成，例如，钢材或铝合金，用于为驱动子***107，制动子***109，研磨工具111，以及大齿轮103提供足够的承载支撑以及刚性。然而，应该意识到工作台113的替代实施形式可以包括其它材料，例如木头，复合材料，塑料或其它合适的材料，作为优选材料的替代或补充。

移动结构105进一步包括刚性支撑框架115，其用于支撑工作台113并且为工人提供足够的高度以方便操作加工***101。框架115还能够提供足够的存储空间用于承载加工***101的附加子***以及其它组件，例如电缆或替换部件。一个或多个轮117可旋转地连接到底部框架115以方便加工***101容易且快速地移动。

驱动子***107设置有必需的驱动装置用于驱动具有大齿轮103的研磨工具111沿着方向R1围绕中心轴C1旋转。驱动子***107优选地保持在工作台113的底部表面119的固定位置。在优选的实施例中，驱动子***107包括一个或多个电机121，传动装置123以及控制台125。

传动装置123包括一个或多个相互啮合的齿轮（未示出）用于降低电机121的输入轴（未示出）的旋转速度。在优选的实施例中，电机121直接连接到传动装置123；然而，应该意识到替代的实施例可以包括直接连接到研磨工具111的电机。同样，一个替代的实施例可以包括控制台，其具有必需的电路，也就是用于控制电机121的旋转速度的可变频率驱动；由此，不再需要传动装置123。

控制台125通过导线127电连接到电机121。附加的导线（未示出）电连接到控制台125用于引导电能从电源（未示出）到达控制台125。在优选的实施例中，控制台125通过传统的AC出口提供交变电流（AC）；然而，应该意识到由电池或其它合适的电源提供的直流电源同样可以作为替代用在优选的实施例中。

控制台125包括一个或多个处理器，开关，以及其它用于控制驱动子***107所必需的电路。在优选的实施例中，控制台125包括至少一个用于控制电机121的开关129。应该意识到控制台125可以包括用于完全自动研磨加工所必需的电路。此外，控制台125可以包括可调节计时器用于在预定的持续时间里为电机121提供电能。

制动子***109在研磨操作过程中将大齿轮103固定在一个相对固定的位置。大齿轮103包括圆柱形基座131，中空轴133，以及一组从基座131的***边缘延伸出来的齿轮135。研磨工具111适用于固定在轴133的内部并且与轴133的上部和下部加工表面摩擦接触（参见图6C）。大齿轮以不同的形状和尺寸进入，由此需要制动子***109采用一个或多个紧固元件139可调节地紧固到工作台113的顶表面137。在优选的实施例中，制动子***109包括至少两个用于将大齿轮103固定在一个固定位置的结构件141；然而，应该意识到替代的实施例可以包括单个结构件141或者其它合适类型的结构件用于将大齿轮103保持在固定位置。

现在参照图2，示出制动子***109的正面剖视图。制动子***109包括滑动地接合到结构件141的可调节制动器201。制动器201包括与第二元件205相对地平行延伸的第一元件203，这两个元件与第一杆207和第二杆209相互连接，这两个杆分别穿过延伸通过结构件141的第一狭槽211和第二狭槽213。在安装过程中，制动器201沿方向D1移动并且牢固地倚靠在大齿轮103的齿轮135上。

制动器201进一步设置有可选的用于与齿轮135接合的制动盘215。制动盘215优选地由酚醛树脂材料构造而成；然而，应该意识到制动盘215的替代实施形式可以包括其它类型的合适材料，例如橡胶，金属，木材，复合材料或它们的组合以接合齿轮135。此外，替代的实施例可以包括对表面进行过处理的制动盘，例如蚀刻，开槽，起纹，和/或其它提高大齿轮103和制动盘215之间的表面摩擦的表面形状。此外，制动盘215的替代实施例还可以包括一组或多组用于与齿轮135相互啮合的啮合齿。

制动子***109进一步设置有用于将制动器201固定倚靠在大齿轮103的基座131上的第一把手217，并且还设置有紧固元件139，将结构件141固定在工作台113的表面137上的固定位置。应该意识到制动子***109的一个替代实施例可以包括其它紧固元件来替代把手217和用于将制动子***109和大齿轮103固定在固定位置的紧固元件139。例如，一个替代实施例可以包括手动或自动地使用按扣，夹具，涡轮，快速释放装置，和/或其它适合的装置将制动子***109和大齿轮103固定在固定位置。

把手217包括螺纹轴部分219，用于与延伸穿过结构件141的螺纹管221相接合。位于螺纹轴部分219和螺纹管221之间的啮合螺纹形成了用于将制动器201固定到固定位置处的锁定装置。把手217包括表面223，用于倚靠在元件205的表面225上。在安装时，工人沿方向R2旋转把手217，由此沿方向D1推动表面223倚靠在表面225上，从而牢固地将制动盘215倚靠在大齿轮103的基座131上。

制动子***109进一步包括用于将制动子***固定在工作台113上的固定位置的元件227。元件227包括适于倚靠在工作台113的表面119上的表面229。紧固元件139包括用于与设置在元件227内部的螺纹管233接合的螺纹轴部分231。螺纹轴231延伸通过工作台113上的孔，狭槽，凹槽和/或其它合适的表面布置，并且提供在相互啮合的螺纹之间的锁定装置用于将制动子***109固定在工作台113的固定位置。

在安装中，结构件141的表面235设置在工作台113的表面137上，轴231设置在结构件141的管237内部并且螺纹地容纳在管233中，接着紧固元件139沿旋转方向R3旋转，使得元件227沿方向D2移动，由此导致表面235和表面229紧紧地固定倚靠在工作台113的各个表面137和119上。

结构件141进一步可选地设置有一个或多个元件239，其用于在制动子***109紧固到工作台113时为其增加稳定性和支撑。元件239延伸穿过工作台113上的孔，狭槽，凹槽和/或其它合适的表面布置并且延伸穿过设置在元件227内部的管道241。轴231和元件239使制动子***109设置在工作台113上的多个位置上。

现在参照图3A-3C，示出研磨工具111的各种示意图。图3A示出研磨工具111的斜视图；图3B示出研磨工具111的正视图；以及，图3C示出研磨工具111的分解正视图。

研磨工具111用于同步地加工大齿轮103的顶部和底部加工表面（参见图6C）。研磨工具111克服了传统的用于研磨加工大齿轮的方法和装置所具有的缺点，即研磨工具111同时加工顶部和底部加工表面；而传统方法，包括人工施加研磨材料或者使用车床加工，都是耗时的并且不能同步加工两个表面，导致曲轴转动，浪费时间，提高成本并且加工表面不平整。

研磨工具111包括一个或多个底部中心磨具301，顶部中心磨具303，可选的间隔件305，以及心轴307。底部中心磨具301和顶部中心磨具303的研磨表面309和311分别与大齿轮103的加工表面接触。在优选的实施例中，研磨表面309和研磨表面311由立方氮化硼材料构成；然而，应该意识到替代实施例可以包括其它类型的合适的材料替代优选实施例所采用的材料。此外，应该意识到替代实施例可以对研磨表面进行处理，例如蚀刻，开槽，起纹，替代或作为优选实施例的补充。

研磨表面309沿相对于中心轴C1呈角度A1的方向延伸并且研磨表面311沿相对于中心轴C1呈角度A2的方向延伸。在优选实施例中，角度A1和角度A2均为30度；然而，应该意识到替代实施例可以包括不同的角度以替代优选的角度。例如，替代实施例需要具有45度角的加工表面来替代具有30度角的加工表面从而与其它加工***连接。

在优选实施例中，研磨表面309从表面315开始线性地延伸到底部中心磨具301的表面317上并且研磨表面311从表面319开始线性地延伸到顶部中心磨具303的表面321上。然而，应该意识到替代实施例可以包括不同的外廓表面形状，包括凸面，凹面，以及其它几何表面来替代线性表面外形。

图3B示出具有直径D3的表面315和具有直径D4的表面319。在优选实施例中，直径D3等于直径D4；然而，应该意识到替代实施例可以包括具有不同直径的顶部和底部中心磨具。应该理解的是大齿轮103的中空轴133包括第一开口，其直径大于与其相对的第二开口的直径。为此，底部中心磨具301和顶部中心磨具303具有不同的直径用于固定中空轴133的开口。

图3C示出研磨工具111的分解视图，其中研磨工具111的各个组件彼此拆分开。在优选的实施例中，底部中心磨具301刚性地连接到中心心轴307，其容纳和支撑顶部中心磨具303。心轴307进一步设置有螺纹部分323用于与螺帽313的螺纹接合。键槽325部分地沿着心轴307的纵向长度延伸并且与设置在顶部中心磨具303内部的键（未示出）紧密配合。

应该理解的是大齿轮103的替代实施形式包括具有不同的纵向长度的中空轴。为此，研磨工具111进一步设置有可选的间隔件305，其在心轴307上滑动并且用于将顶部中心磨具303与底部中心磨具301分隔开一预定距离。研磨工具111优选地包括一个或多个具有不同纵向长度的间隔件；然而，应该意识到替代的实施形式包括不采用间隔件305而牢固地将顶部中心磨具303保持在固定位置的心轴。例如，心轴307包括边缘，狭槽，凹槽或其它合适的表面处理或装置用于将顶部中心磨具303与底部中心磨具301间隔开。

研磨工具111进一步设置有连接装置328，用于将研磨工具111连接到驱动子***107。在优选的实施例中，连接装置319为中空轴，其适于与驱动子***107的输出轴（未示出）紧密接合。

在组装过程中，工人滑动间隔件305在心轴307上移动，接着对齐并滑动中心磨具303使其在心轴307上移动，使得顶部中心磨具的键（未示出）与键槽325对齐并且在其中滑动，最后，工人通过将螺帽313紧固到螺纹部分303而将顶部中心磨具303固定在合适的位置。

现在参照图4，示出研磨工具111的替代实施例。研磨工具401的形式和功能基本上与研磨工具111相类似；然而，研磨工具401进一步设置有具有平台405的心轴403，平台405用于容纳和支撑可拆分的底部中心磨具407。

在组装过程中，工人对齐并滑动底部中心磨具407使其在心轴403上移动，以使得底部中心研磨工具的键（未示出）与键槽409对齐并在其中滑动。应该注意到键槽409在该实施例中在心轴403的整个长度上延伸，并且容纳底部中心磨具407和顶部中心磨具411的键。底部中心磨具407沿着心轴403向下滑动直到底部中心磨具407的表面413支撑在平台405的表面415上。此后，工人滑动间隔件417以及顶部中心磨具411使其在心轴403上移动并且采用螺帽419牢固地固定研磨工具401的组件。

现在参照图5，示出研磨工具111的一个替代实施例。研磨工具501在形式和功能上与研磨工具111基本上相类似；然而，研磨工具501进一步设置有润滑子***503，其包括润滑剂储槽505，端口507，以及与储槽505和端口507流体连通的管道509。润滑子***503还设置有一个可选阀511和与阀511可操作关联的控制***513，其用于控制从储槽505流向端口507的润滑剂的量。在操作过程中，润滑剂从储槽505流动通过管道509并且从端口507流出。润滑子***503用于为顶部中心磨具517的表面515提供润滑剂，在研磨过程中帮助维持期望的表面温度并且完成研磨。

现在参照图6A-6C，示出组装和运行过程中研磨工具111的正面剖视图。图6A示出大齿轮103的正面剖视图，大齿轮103包括具有内表面603和中心轴C2的内部中空导管601。大齿轮103进一步设置有上表面605和下表面607。

图6B示出研磨工具111分解并且准备组装到导管601内部。在组装过程中，大齿轮103设置在底部中心磨具301上，以使得表面607与底部中心磨具301的研磨表面309相接触。此后，间隔件305和顶部中心磨具303在心轴307上滑动并且采用螺帽313牢固地固定在合适的位置。最后，大齿轮103的基座131通过制动子***109（参见图1）固定在固定位置。应该注意到当正确地组装时，大齿轮103的中心轴C2与研磨工具111的中心轴C1保持在同一轴线上。

图6C示出研磨工具111组装在大齿轮103的管道601内部。当组装时，顶部中心磨具303的研磨表面311与大齿轮103的表面603相接触，并且底部中心磨具301的研磨表面309与大齿轮103的表面607相接触。在运行中，工人通过开关129启动电机121，电机121接着沿着旋转方向R1在使研磨工具111在管道601内部旋转，使得研磨工具111的两个表面309和311分别研磨地加工大齿轮103的表面607和表面603，使得表面603与表面607同时完成表面处理。

通过前面的描述显而易见的是本申请的加工***相对于传统的研磨加工装置具有显著的优点和好处。例如，加工***包括可旋转地连接到工作台的研磨工具，以及在研磨工具延伸穿过齿轮的中空轴时用于支撑并将齿轮保持在固定位置，并且在齿轮的上部和下部加工表面上提供同步研磨加工的制动子***。该加工***克服了传统研磨工艺具有的问题，也就是说，该加工***节省了在处理彼此相对的两个加工表面时所花费的时间和金钱。

上面公开的具体实施例只是示例性的，因为本发明可以以对享有这里公开的教导的利益的本领域技术人员来说不同但是等效的方式修改和实施。因此显而易见的是上面公开的具体实施例可以变化或修改，并且全部的变形都被认为位于本发明的范围和精神之内。因此，这里寻求的保护如在说明书中所提出的。很明显已经对具有显著优点的发明进行了描述和图示。尽管本发明以限定的数字形式表示，这并不是要将其限定于这些形式，而是可以具有各种改变和修改并且不会脱离本发明的精神。

Claims (20)

1.一种加工***，用于同步地研磨中空轴的第一加工表面和与其相对的中空轴的第二加工表面，该加工***包括：

支撑结构；

由支撑结构可调节地支撑的制动子***；

由支撑结构支撑的研磨工具，研磨工具在中空轴内部延伸，研磨工具具有

具有第一端部和第二端部的中心心轴，第一端部与第二端部间隔分开；

连接到第一端部的可移动的顶部磨具，顶部磨具具有研磨表面，研磨表面适于与中空轴的第一加工表面接触；以及

连接到第二端部的底部磨具，底部磨具具有研磨表面，研磨表面适于与中空轴的第二加工表面接触；以及

由支撑结构支撑并且可旋转地连接到研磨工具的驱动子***；

其中制动子***将中空轴固定在相对固定的位置，并且驱动子***旋使研磨工具在中空轴内部旋转，从而采用顶部磨具的研磨表面研磨第一加工表面，同时采用底部磨具的研磨表面研磨第二加工表面。

2.根据权利要求1的加工***，其中中空轴延伸通过主齿轮的中心。

3.根据权利要求1的加工***，其中中空轴的中心轴线与研磨工具的中心轴线同轴布置。

4.根据权利要求1的加工***，其中支撑结构为可移动的。

5.根据权利要求1的加工***，其中制动子***包括：

支撑结构；

由支撑结构滑动地支撑的制动器；以及

连接到支撑结构的紧固装置；

其中紧固装置用于将支撑结构保持在支撑结构上的一个固定位置，并且制动器用于将中空轴固定在相对固定的位置。

6.根据权利要求1的加工***，其中驱动子***包括：

可旋转地连接到研磨工具的电机；以及

电连接到电机的控制台，控制台用于控制电机的转速。

7.根据权利要求6的加工***，其中控制台包括启动驱动子***运行一个预定时间的计时器。

8.一种研磨工具，用于同步地研磨中空轴的第一加工表面和与其相对的中空轴的第二加工表面，研磨工具包括：

具有第一端部和第二端部的中心心轴，第一端部与第二端部间隔分开；

连接到第一端部的可移动顶部磨具，该顶部磨具具有研磨表面，研磨表面用于与中空轴的第一加工表面接触；

连接到第二端部的底部磨具，底部磨具具有研磨表面，研磨表面与中空轴的第二加工表面接触；并且

其中研磨工具延伸通过中空轴，并且采用顶部磨具的研磨表面研磨第一加工表面，同时同步地采用底部磨具的研磨表面研磨第二加工表面。

9.根据权利要求8的研磨工具，其中中空轴延伸通过主齿轮的中心。

10.根据权利要求8的研磨工具，其中中空轴的中心轴线与研磨工具的中心轴线同轴。

11.根据权利要求8的研磨工具，其中底部磨具为可移动的。

12.根据权利要求8的研磨工具，其中顶部磨具的研磨表面由立方氮化硼材料构成。

13.根据权利要求8的研磨工具，其中顶部磨具的研磨表面具有相对于研磨工具的中心轴线成30度的角度。

14.根据权利要求8的研磨工具，进一步包括：

由心轴滑动地支撑的间隔件，间隔件设置在顶部磨具和底部磨具之间，以使得在两者之间形成预定的距离。

15.根据权利要求8的研磨工具，进一步包括：

润滑子***；

其中润滑子***为研磨工具提供润滑剂。

16.根据权利要求15的研磨工具，其中润滑子***包括：

与顶部磨具的研磨表面流体连通的润滑剂储槽。

17.一种加工方法，用于同步地修整中空轴的第一加工表面以及与其相对的中空轴的第二加工表面，该方法包括：

采用制动子***将中空轴固定在固定位置；

提供研磨工具，其具有：

具有第一端部和第二端部的中心心轴，第一端部与第二端部间隔分开；

连接到第一端部的可移动顶部磨具，顶部磨具具有研磨表面，研磨表面用于与中空轴的第一加工表面接触；

连接到第二端部的底部磨具，底部磨具具有研磨表面，研磨表面用于与中空轴的第二加工表面接触；

将研磨工具组装在中空轴内部；并且

采用驱动子***驱动研磨工具；

其中制动子***将中空轴固定在相对固定的位置，并且驱动子***使研磨工具在中空轴内部旋转，采用顶部磨具的研磨表面研磨第一加工表面的同时，采用底部磨具的研磨表面研磨第二加工表面。

18.根据权利要求17的方法，进一步包括：

使中空轴的中心轴线与研磨工具的中心轴线同轴布置。

19.根据权利要求17的方法，进一步包括：

采用间隔件滑动地分隔顶部磨具和底部磨具，以使得在两者之间形成预定的距离。

20.根据权利要求17的方法，进一步包括：

采用润滑子***的润滑剂润滑顶部磨具的研磨表面。

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