CN107081489A - 用于齿轮多轴端铣加工的夹具及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于齿轮多轴端铣加工的夹具及其使用方法，夹具由固定芯与套住固定芯的基座组成，基座与固定芯间布满减震橡胶，基座上端套接圆环扩张锥、齿轮及垫片后通过带有减震橡胶环的防松螺栓进行锁紧，实现齿轮的固定，减震橡胶及减震橡胶环可用以吸收震动，提高齿轮加工精度及表面质量；基座下端外表面均布有对刀面，利用对刀面快速建立加工坐标系，方便了数控多轴端铣加工时对刀和校刀过程，简化了齿轮加工对刀点的寻找。

Description

用于齿轮多轴端铣加工的夹具及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种齿轮加工设备，具体涉及一种用于齿轮多轴端铣加工的夹具及其使用方法。

背景技术

齿轮主要用于传递动力与运动，为保证齿轮之间，齿轮与轴之间传动的连续、平稳，齿轮面的加工精度要求很高。目前齿轮加工时，其主要通过装夹在分度盘上，进而完成每个齿的加工，常用的夹具结构复杂，适应性较低，使用起来也不方便，而且生产成本高。

泛摆线齿轮是摆线齿轮的特殊形式，是内外内外摆线组合而成，通过齿廓截取形成可以啮合的泛摆线齿轮，齿面复杂，加工精度要求高，定位难度大。另外，对于小模数的齿轮，由于其要加工的齿比较大，因此采用现有的刚性装夹，减震效果不好，会导致齿轮受力不均且表面质量较差，同时，数控端铣小模数的夹具目前较少见，多采用传统的夹具夹持，安装操作复杂，定位精度不高。

于此，针对此需求本发明人提出设计一种用于泛摆线齿轮多轴端铣加工的夹具及其使用方法。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种装夹方便、定位精度高、减震性好的多轴端铣小模数齿轮的夹具以及该夹具的使用方法。

为解决上述技术问题，本发明的技术解决方案是：

一种用于齿轮多轴端铣加工的夹具，夹具由固定芯与套住固定芯的基座组成，固定芯固定于加工设备的机架上，基座与固定芯间布满减震橡胶，用以吸收震动，提高齿轮加工精度，基座下端外表面均布有对刀面，利用对刀面快速建立加工坐标系，齿轮套接在基座上端，防松螺栓从上到下穿过基座固定在固定芯，防松螺栓与齿轮上表面间设有防松垫片，防松螺栓和防松垫片共同压紧齿轮与夹具间的连接。

较佳的，基座上端凸出形成空心圆台结构，齿轮与基座之间还设有圆环扩张锥，用以更好的夹紧齿轮并使齿轮受力均匀，圆环扩张锥与空心圆台结构形成过盈配合并胀紧齿轮，圆环扩张锥为镂空环形结构，内环面为与空心圆台结构侧面匹配的锥形曲面，外环面为与齿轮内孔匹配的柱形曲面；圆环扩张锥上均匀分布有四条开口朝下的伸缩缝，伸缩缝间还分布有由密集的伸缩槽组成的伸缩槽段，伸缩槽段内开口朝上及开口朝下的伸缩槽交错排列分布。

较佳的，对刀面正轴分布用以构成加工用正交坐标系O-XYZ。

较佳的，防松螺栓中部套有减震橡胶环，以吸收来自固定芯经防松螺栓传递的震动。

较佳的，圆环扩张锥上端面对应伸缩缝位置分别设一吊耳以便于将圆环扩张锥取出，吊耳为倒置L型，吊耳的卡扣朝外。

较佳的，齿轮与基座之间还设有凸台键用于切向定位，凸台键在圆环扩展锥外侧。

一种用于齿轮多轴端铣加工夹具的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将固定芯固定于数控齿轮多轴端铣加工设备的台架，在固定芯外侧套设一减震橡胶后，再套接一基座；

步骤2：将齿轮套接在基座上端，齿轮上表面盖设一防松垫片，将防松螺栓从上到下穿过基座固定在固定芯；

步骤3：数控加工刀具通过基座下端外表面均布的对刀面确定加工坐标系的X轴与Y轴，通过套接在基座上端齿轮的顶面确定加工坐标系的Z轴，从而确定加工坐标系O-XYZ；

步骤4：启动数控齿轮多轴端铣加工设备，根据加工坐标系O-XYZ及齿轮加工要求，对齿轮进行多轴端铣精加工；

步骤5：完成加工，取出齿轮。

较佳的，步骤2前先在基座上套设一圆环扩张锥，圆环扩张锥与基座上端的空心圆台结构形成过盈配合并胀紧齿轮，圆环扩张锥为镂空环形结构，内环面为与空心圆台结构侧面匹配的锥形曲面，外环面为与齿轮内孔匹配的柱形曲面；圆环扩张锥上均匀分布有四条开口朝下的伸缩缝，伸缩缝间还分布有由密集的伸缩槽组成的伸缩槽段，伸缩槽段内开口朝上及开口朝下的伸缩槽交错排列分布；步骤5中完成加工后，先通过圆环扩张锥上端面的吊耳取出圆环扩张锥，再取出齿轮。

较佳的，步骤2之后通过设在齿轮与基座之间的凸台键完成齿轮切向定位。

采用上述方案后，本发明具备以下优势：

1．夹具体内设置减震橡胶胀紧夹具体内的空隙，可将机床和端铣时的振动吸收进而达到减震的目的；

2．齿轮加工时仅需依次安装圆环扩张锥、齿轮、垫片并通过螺栓锁紧，操作简单、装夹方便；

3．采用四周均布的对刀面构建加工坐标系，方便了数控多轴端铣加工时对刀和校刀过程，简化了齿轮加工对刀点的寻找；

4．采用防松螺栓和套接减震橡胶环的方法，防止加工振动导致螺栓松弛，同时，填充的橡胶可吸收振动从而提高了加工齿轮的精度和表面质量。

附图说明

图1是本发明结构示意图；

图2是本发明剖面结构示意图；

图3是本发明圆环扩张锥结构示意图；

图4是本发明圆环扩张锥俯视图；

图5是图4中A-A剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详述。

本发明所揭示的是一种用于齿轮多轴端铣加工的夹具，如图1-2所示，为本发明的较佳实施例，夹具由固定于数控齿轮多轴端铣加工设备台架的固定芯1与套住固定芯1的基座2组成，基座2与固定芯1间布满减震橡胶3，用以吸收来自加工设备台架的震动。

加工时，齿轮4套接在基座2上端，可以设计基座2最大外径小于齿轮4外径，使得基座2与齿轮4接触后形成倒锥形结构，减少夹具占用空间。进一步，齿轮4与基座2之间还设有圆环扩张锥5，为提高齿轮4与夹具间的夹紧力并保证受力均匀，基座2上端采用双向倒锥锁紧方式，具体的，基座2上端凸出形成空心圆台结构21，圆环扩张锥5与空心圆台结构21形成过盈配合并通过互相胀紧的方式使齿轮4受力均匀。为保证齿轮4的精确定位并减少其切向滑动，齿轮4与基座2之间还可以设有凸台键8，凸台键8在圆环扩展锥5外侧，与齿轮4的键槽相匹配，通过凸台键8与齿轮4键槽贴合完成齿轮切向的定位。

如图2-5所示，圆环扩张锥5为镂空环形结构，由于圆环扩张锥5设置在齿轮4与基座2之间，因此设计内环面51为与空心圆台结构21侧面匹配的锥形曲面，外环面52为与齿轮内孔匹配的柱形曲面。圆环扩张锥5上均匀分布有四条开口朝下的伸缩缝53，伸缩缝53间还分布有由密集的伸缩槽54组成的伸缩槽段55，伸缩槽段55内开口朝上及开口朝下的伸缩槽54交错排列分布。在夹紧过程中，齿轮推进圆环扩张锥5向下胀紧，胀紧过程中，通过伸缩槽段55可以适当扩张内环面51的截面直径并加深圆环扩张锥5向下的行程，扩张外环面52的截面直径，以更好的与齿轮的内孔配合，进而防止齿轮加工过程松动。伸缩缝53则通过微变形使得圆环扩张锥5内环面51能好的贴合在空心圆台结构21上。圆环扩张锥5上端面对应伸缩缝53位置分别设一吊耳56，吊耳为倒置L型，吊耳56的卡扣朝外，通过吊耳56以及吊耳56间的伸缩槽54，可将圆环扩张锥5提出，便于操作。

如图1-2所示，一防松螺栓6穿过一防松垫片7后从上到下穿过基座2固定在固定芯1上，将齿轮4及圆环扩张锥5压紧，避免齿轮加工过程中松动。防松螺栓6中部套有减震橡胶环61，进一步，防松螺栓6与基座2间可填充减震橡胶套62，二者设置用以吸收来自固定芯1，经防松螺栓6后可能传递给基座2的震动。

基座2下端外表面还均布有对刀面9，具体的，对刀面9正轴均分布于基座2下方四面，对刀面9为加工用正交坐标系O-XYZ的建立提供参考面。

使用时，如图1-5所示，按照以下步骤进行：

步骤1：将固定芯1固定于数控齿轮多轴端铣加工设备台架，在固定芯1外侧套设一减震橡胶3后，再套接一基座2；

步骤2：先在基座2上套设一圆环扩张锥5，圆环扩张锥5与基座2上端的空心圆台结构21形成过盈配合并胀紧齿轮4，圆环扩张锥5为镂空环形结构，内环面51为与空心圆台结构21侧面匹配的锥形曲面，外环面52为与齿轮4内孔匹配的柱形曲面；圆环扩张锥5上均匀分布有四条开口朝下的伸缩缝53，伸缩缝53间还分布有由密集的伸缩槽54组成的伸缩槽段55，伸缩槽段55内开口朝上及开口朝下的伸缩槽54交错排列分布；

步骤3：将齿轮4套接在基座2上端，通过设在齿轮4与基座2之间的凸台键8完成齿轮4的切向定位；齿轮4上表面盖设一防松垫片7，将防松螺栓6从上到下穿过基座2固定在固定芯1；

步骤4：数控加工刀具通过基座2下端外表面均布的对刀面9确定加工坐标系的X轴与Y轴，通过套接在基座2上端齿轮4的顶面确定加工坐标系的Z轴，从而确定加工坐标系O-XYZ；

步骤5：启动数控多轴端铣加工设备，根据加工坐标系O-XYZ及齿轮加工要求，对齿轮进行多轴端铣精加工；

步骤6：完成加工，先通过圆环扩张锥5上端面的吊耳56取出圆环扩张锥5，再取出齿轮4。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，夹具能够用于加工内孔直径在10-20mm以内的泛摆线齿轮，同时也适用于各种小模数齿轮的多轴加工，故但凡依本发明的权利要求和说明书所做的变化或修饰，皆应属于本发明专利涵盖的范围之内。

Claims (9)

1.一种用于齿轮多轴端铣加工的夹具，其特征在于：夹具由固定芯与套住所述固定芯的基座组成，所述基座与所述固定芯间布满减震橡胶，所述基座下端外表面均布有对刀面，齿轮套接在所述基座上端，防松螺栓从上到下穿过所述基座固定在所述固定芯，所述防松螺栓与所述齿轮上表面间设有防松垫片。

2.根据权利要求1所述的用于齿轮多轴端铣加工的夹具，其特征在于：所述基座上端凸出形成空心圆台结构，所述齿轮与所述基座之间还设有圆环扩张锥，所述圆环扩张锥与所述空心圆台结构形成过盈配合并胀紧所述齿轮，所述圆环扩张锥为镂空环形结构，内环面为与所述空心圆台结构侧面匹配的锥形曲面，外环面为与齿轮内孔匹配的柱形曲面；所述圆环扩张锥上均匀分布有四条开口朝下的伸缩缝，所述伸缩缝间还分布有由密集的伸缩槽组成的伸缩槽段，所述伸缩槽段内开口朝上及开口朝下的伸缩槽交错排列分布。

3.根据权利要求1所述的用于齿轮多轴端铣加工的夹具，其特征在于：所述对刀面正轴分布。

4.根据权利要求1所述的用于齿轮多轴端铣加工的夹具，其特征在于：所述防松螺栓中部套有减震橡胶环。

5.根据权利要求2所述的用于齿轮多轴端铣加工的夹具，其特征在于：所述圆环扩张锥上端面对应所述伸缩缝位置分别设一吊耳，所述吊耳为倒置L型，所述吊耳的卡扣朝外。

6.根据权利要求2所述的用于齿轮多轴端铣加工的夹具，其特征在于：所述齿轮与所述基座之间还设有凸台键，所述凸台键在所述圆环扩展锥外侧。

7.一种用于齿轮多轴端铣加工夹具的使用方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤1：将固定芯固定于数控齿轮多轴端铣加工设备的台架，在固定芯外侧套设一减震橡胶后，再套接一基座；

步骤2：将齿轮套接在基座上端，所述齿轮上表面盖设一防松垫片，将防松螺栓从上到下穿过所述基座固定在所述固定芯；

步骤3：数控加工刀具通过所述基座下端外表面均布的对刀面确定加工坐标系的X轴与Y轴，通过套接在所述基座上端齿轮的顶面确定加工坐标系的Z轴，从而确定加工坐标系O-XYZ；

步骤4：启动所述数控齿轮多轴端铣加工设备，根据加工坐标系O-XYZ及齿轮加工要求，对所述齿轮进行多轴端铣精加工；

步骤5：完成加工，取出齿轮。

8.根据权利要求7所述的用于齿轮多轴端铣加工夹具的使用方法，其特征在于：所述步骤2前先在所述基座上套设一圆环扩张锥，所述圆环扩张锥与所述基座上端的空心圆台结构形成过盈配合并胀紧所述齿轮，所述圆环扩张锥为镂空环形结构，内环面为与所述空心圆台结构侧面匹配的锥形曲面，外环面为与齿轮内孔匹配的柱形曲面；所述圆环扩张锥上均匀分布有四条开口朝下的伸缩缝，所述伸缩缝间还分布有由密集的伸缩槽组成的伸缩槽段，所述伸缩槽段内开口朝上及开口朝下的伸缩槽交错排列分布；所述步骤5中完成加工后，先通过所述圆环扩张锥上端面的吊耳取出圆环扩张锥，再取出齿轮。

9.根据权利要求7所述的用于齿轮多轴端铣加工夹具的使用方法，其特征在于：所述步骤2之后通过设在所述齿轮与所述基座之间的凸台键完成齿轮切向定位。