CN112045567A - 一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置和修整方法 - Google Patents
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Abstract
一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置和修整方法,该装置输入主轴上设置有输入齿轮,传动主轴上设置有传动齿轮;输入主轴和传动主轴均通过支撑轴承支撑在机架上,输入齿轮和传动齿轮通过齿轮啮合传动;凸轮固定在传动主轴上;径向导轨固定在滑轨支座上,滑轨支座固定在机架上,滑块位于径向导轨的中心位置,能够沿径向导轨轴向滑动,滑块一端与传动轴承连接,另一端安装修整刀具和复位弹簧;滑块通过传动轴承与凸轮接触。本发明在修整不同环槽形状时,只需要通过更换凸轮,适当控制机床C轴与工作台的联动速度比值,即可实现多种形廓形状和不同间距环槽修整。不需要配置修形软件,可快速调整、适用于多种环槽形廓砂轮修形。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置和修整方法,属于机械制造领域。
背景技术
成形砂轮的磨损将直接影响磨削加工的生产效率与工件的加工质量,在磨削过程中必须借助砂轮修整机构不断对砂轮进行精密修整,去除钝化磨粒,保证新磨粒具有足够的数量的有效切削刃,从而使成形砂轮恢复原有的高精度几何轮廓形状。
螺纹磨削属于成形磨削的范畴,磨削时常将砂轮修成单列环槽形状或多列环槽形状,需要根据螺纹头数、螺旋升角、螺牙形廓进行改变。现有的螺纹磨削用环槽砂轮修整技术主要有三类:1)使用数控插补法将砂轮修整成形;2)使用成形金刚滚轮修整砂轮;3)利用修整机构进行修形。第一种方法通用性广,能保证较高的修整精度,但是电气、机械性能要求非常高,特别对小螺距螺纹,修整金刚碟轮精度高,容易磨耗,且需要配置修形软件。第二种方法对成形金刚滚轮要求很高,对大尺寸成形曲面不适用,而小尺寸成形曲面,这种金刚滚轮很难制造,且一种形廓需要对应一种金刚滚轮;第三种方法需要复杂的修整机构,仅能对简单的形状进行修形,现有的修形机构一般仅对应单列环槽,且一般一种修整机构往往仅能对应一种修整廓形,适应性较差。
发明内容
本发明的技术解决问题是:克服现有技术的不足,提供一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置和修整方法,不需要配置修形软件,可快速调整、适用于多种环槽形廓砂轮修形。
本发明的技术解决方案是:
一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,包括机架、输入主轴、输入齿轮、传动齿轮、传动主轴、凸轮、径向导轨、滑块、修整刀具、滑轨支座、圆柱销、复位弹簧、弹簧压板、传动轴承和支撑轴承;
输入主轴上设置有输入齿轮,传动主轴上设置有传动齿轮;输入主轴两端通过支撑轴承支撑在机架上,传动主轴两端通过支撑轴承支撑在机架上,输入齿轮和传动齿轮通过齿轮啮合传动;凸轮通过平键或花键固定在传动主轴上;
径向导轨通过螺栓固定在滑轨支座上,滑轨支座通过螺栓固定在机架上,滑块位于径向导轨的中心位置,能够沿径向导轨轴向滑动,滑块的一端通过圆柱销与传动轴承连接,滑块的另一端安装修整刀具和复位弹簧,且所述复位弹簧套在修整刀具上,弹簧通过弹簧压板与机架之间的螺栓锁紧提供反弹力;输入主轴、传动主轴与滑块轴线处于同一高度平面上,滑块通过传动轴承与凸轮接触。
所述支撑轴承包括第一轴承、第二轴承、第三轴承和第四轴承;
其中,输入主轴一端通过第一轴承、另一端通过第二轴承支撑在机架上,第一轴承安装于第一轴承座内,第一轴承座固定在机架上,第一轴承座通过螺钉与第一轴承盖连接,通过输入主轴的轴肩、第一轴承座和第一轴承盖限制第一轴承左右移动;
传动主轴通过第三轴承和第四轴承支撑在机架上,第三轴承安装于第二轴承座内,第二轴承座通过螺钉与第二轴承盖连接,通过传动主轴的轴肩、第二轴承座和第二轴承盖限制第三轴承左右移动;
凸轮的左侧压住第三轴承的内圈,防止第三轴承内圈左右移动。
第一轴承内圈和输入主轴通过第一螺母锁紧,用于限制第一轴承内圈左右移动。
传动主轴和凸轮通过第二螺母锁紧,用于限制传动主轴和凸轮的轴向相对运动。
输入主轴上设置有输入齿轮有如下两种实现方式:
1)输入主轴与输入齿轮一体化设计;
2)输入主轴与输入齿轮分体设计,且输入齿轮通过花键固定在输入主轴上。
传动主轴上设置有传动齿轮有如下两种实现方式:
1)传动主轴与传动齿轮一体化设计;
2)传动主轴与传动齿轮分体设计,且传动齿轮通过花键固定在传动主轴上。
径向导轨上设置有V型槽,滑块通过滚柱或滚珠实现沿所述V型槽轴向滑动。
凸轮形状根据待修整砂轮牙廓形状设计,待修整砂轮牙廓形状改变时,只需改变凸轮即可。
一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置的修整方法,包括如下步骤:
第一步:将修整装置固定在螺纹磨床的工作台上,将输入主轴与机床头架通过联轴器或卡爪固连;
第二步:设置机床头架C轴与工作台Z轴的运动速度,C轴旋转带动输入主轴和输入齿轮旋转,通过传动齿轮带动传动主轴旋转,传动主轴进而带动凸轮旋转,凸轮旋转使滑块发生X轴正向运动,配合工作台Z轴的平移速度v,实现待修整砂轮牙廓左侧形廓修整;在复位弹簧反作用下,滑块发生X轴负方向运动,配合工作台Z轴的平移速度v,实现待修整砂轮牙廓右侧形廓修整。
机床头架C轴旋转带动输入主轴旋转,设输入主轴旋转速率为n0(r/min),若输入齿轮与传动齿轮的传动比为i,凸轮的基圆为ρ0(mm),当砂轮牙廓螺距为p(mm)时,在砂轮坐标系中待修整砂轮单列环槽牙廓在z位置对应的径向位置x的方程表示为:
则对应单列环槽的凸轮轮廓半径表达式为:
其中j表示砂轮环槽数量,为不为0的自然数;θ表示工作台在Z轴方向运动某一距离对应的凸轮旋转角度;ρ表示凸轮在θ角位置对应的凸轮轮廓半径值。
与现有技术相比,本发明具有以下技术效果:
(1)本发明巧妙的运用了机床工作台走一个导程,修整刀具走一个升程,实现了机械的两轴插补,来修整复杂的螺纹型面,效率非常高。
(2)本发明在修整不同环槽形状时,通过更换凸轮,适当控制机床C轴与工作台的联动速度比值,可实现多种轮廓形状和不同间距环槽修整。不需要配置修形软件,可快速调整、适用于多种环槽形廓砂轮修形。
(3)本发明装置对环槽数量不限制,通过更换凸轮实现单环槽和多列环槽砂轮修整。
附图说明
图1为修整装置原理图;
图2为修整装置工作示意图;
图3为修整装置剖面图;
图4为图3的B-B视图。
具体实施方式
如图1和图3、图4所示,本发明用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,包括机架21、输入主轴1、输入齿轮2、传动齿轮3、传动主轴4、凸轮5、径向导轨6、滑块7、修整刀具8、第一轴承23、第二轴承29、第三轴承24、第四轴承32、传动轴承27、第一螺母22、第二螺母26、滑轨支座36、圆柱销35、复位弹簧28和弹簧压板37,用于多列环槽形廓砂轮修整的装置呈串联方式传动。
输入主轴1上设置有输入齿轮2,传动主轴4上设置有传动齿轮3;输入主轴1通过第一轴承23和第二轴承29支撑在机架21上,第一轴承23安装于第一轴承座30内,第一轴承座30固定在机架21上,第一轴承座30通过螺钉与第一轴承盖31连接,通过输入主轴1的轴肩、第一轴承座30和第一轴承盖31限制第一轴承23左右移动;第一轴承23内圈和输入主轴1通过第一螺母22锁紧,用于限制第一轴承23内圈左右移动。传动主轴4通过第三轴承24和第四轴承32支撑在机架21上,第三轴承24安装于第二轴承座33内,第二轴承座33通过螺钉与第二轴承盖34连接,通过传动主轴4的轴肩、第二轴承座33和第二轴承盖34限制第三轴承24左右移动;输入齿轮2和传动齿轮3通过齿轮啮合传动;凸轮5固定在传动主轴4上,通过平键25或花键实现径向定位,传动主轴4和凸轮5通过第二螺母26锁紧,用于限制传动主轴4和凸轮5的轴向相对运动。凸轮5的左侧压住第三轴承24的内圈,防止第三轴承24内圈左右移动。
径向导轨6通过螺栓固定在滑轨支座36上,滑轨支座36通过螺栓固定在机架21上,滑块7位于径向导轨6的中心位置,能够沿径向导轨6在X轴方向往复运动,滑块7的一端通过圆柱销35与传动轴承27连接,滑块7的另一端安装修整刀具8和复位弹簧28,且所述复位弹簧28套在修整刀具8上,弹簧28通过弹簧压板37与机架21的螺栓锁紧提供反弹力;输入主轴1、传动主轴4与滑块7轴线处于同一高度平面上,滑块7通过传动轴承27与凸轮5接触。
凸轮5形状根据待修整砂轮牙廓形状设计,待修整砂轮牙廓形状改变时,只需改变凸轮5即可,更换便捷。
凸轮形状除对多列环槽形廓砂轮进行修形外,也可对单一环槽形廓砂轮进行修形。
输入主轴1上设置有输入齿轮2有如下两种实现方式:
1)输入主轴1与输入齿轮2一体化设计;
2)输入主轴1与输入齿轮2分体设计,且输入齿轮2通过花键固定在输入主轴1上。
传动主轴4上设置有传动齿轮3有如下两种实现方式:
1)传动主轴4与传动齿轮3一体化设计;
2)传动主轴4与传动齿轮3分体设计,且传动齿轮3通过花键固定在传动主轴4上。
径向导轨6上设置有V型槽,滑块7通过滚柱或滚珠实现沿所述V型槽轴向滑动。
如图2所示,本发明修整装置的修整方法,包括如下步骤:
第一步:将修整装置13固定在螺纹磨床的工作台11上,通过螺钉锁紧,将修整装置13的输入主轴1与机床头架12通过联轴器或卡爪固连;
第二步:设置机床头架C轴与Z轴的运动速度,C轴旋转带动输入主轴1和输入齿轮2旋转,通过传动齿轮3带动传动主轴4旋转,传动主轴4进而带动凸轮5旋转,凸轮5旋转使滑块7发生X轴正向运动,配合机床头架所依附的工作台Z轴的平移速度v(mm/min),实现待修整砂轮牙廓左侧形廓修整;在复位弹簧28反作用下,滑块7发生X轴负方向运动,配合机床头架所依附的工作台Z轴的平移速度v,实现待修整砂轮牙廓右侧形廓修整。
机床头架C轴旋转带动输入主轴旋转,设输入主轴旋转速率为n0(r/min),若输入齿轮与传动齿轮的传动比为i,凸轮的基圆半径为ρ0(mm),当砂轮牙廓螺距为p(mm)时,在砂轮坐标中待修整砂轮单列环槽牙廓在z位置对应的径向位置x为:
则对应单列环槽的凸轮轮廓半径表达式为:
其中j表示砂轮环槽数量,可为1、2等自然数;θ表示工作台在Z轴方向上运动某一距离对应的凸轮旋转角度;ρ表示凸轮在θ角位置对应的凸轮半径值。
本发明能够便捷适应多种形廓的砂轮修整,可用于解决普通螺纹磨床对非标螺纹形廓砂轮修整的局限性,极为方便的扩展螺纹磨床可磨螺纹类型,可以适用于梯形、三角形、圆弧形等形廓砂轮的修形。当前,内外圆磨床也能够磨削螺纹,本发明装置也可以作为内外圆磨床的螺纹磨削功能的附件。
本发明未详细说明部分属本领域技术人员公知常识。
Claims (10)
1.一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,其特征在于:包括机架(21)、输入主轴(1)、输入齿轮(2)、传动齿轮(3)、传动主轴(4)、凸轮(5)、径向导轨(6)、滑块(7)、修整刀具(8)、滑轨支座(36)、圆柱销(35)、复位弹簧(28)、弹簧压板(37)、传动轴承(27)和支撑轴承;
输入主轴(1)上设置有输入齿轮(2),传动主轴(4)上设置有传动齿轮(3);输入主轴(1)两端通过支撑轴承支撑在机架(21)上,传动主轴(4)两端通过支撑轴承支撑在机架(21)上,输入齿轮(2)和传动齿轮(3)通过齿轮啮合传动;凸轮(5)通过平键或花键固定在传动主轴(4)上;
径向导轨(6)通过螺栓固定在滑轨支座(36)上,滑轨支座(36)通过螺栓固定在机架(21)上,滑块(7)位于径向导轨(6)的中心位置,能够沿径向导轨(6)轴向滑动,滑块(7)的一端通过圆柱销(35)与传动轴承(27)连接,滑块(7)的另一端安装修整刀具(8)和复位弹簧(28),且所述复位弹簧(28)套在修整刀具(8)上,弹簧(28)通过弹簧压板(37)与机架(21)之间的螺栓锁紧提供反弹力;输入主轴(1)、传动主轴(4)与滑块(7)轴线处于同一高度平面上,滑块(7)通过传动轴承(27)与凸轮(5)接触。
2.根据权利要求1所述的一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,其特征在于:所述支撑轴承包括第一轴承(23)、第二轴承(29)、第三轴承(24)和第四轴承(32);
其中,输入主轴(1)一端通过第一轴承(23)、另一端通过第二轴承(29)支撑在机架(21)上,第一轴承(23)安装于第一轴承座(30)内,第一轴承座(30)固定在机架(21)上,第一轴承座(30)通过螺钉与第一轴承盖(31)连接,通过输入主轴(1)的轴肩、第一轴承座(30)和第一轴承盖(31)限制第一轴承(23)左右移动;
传动主轴(4)通过第三轴承(24)和第四轴承(32)支撑在机架(21)上,第三轴承(24)安装于第二轴承座(33)内,第二轴承座(33)通过螺钉与第二轴承盖(34)连接,通过传动主轴(4)的轴肩、第二轴承座(33)和第二轴承盖(34)限制第三轴承(24)左右移动;
凸轮(5)的左侧压住第三轴承(24)的内圈,防止第三轴承(24)内圈左右移动。
3.根据权利要求2所述的一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,其特征在于:第一轴承(23)内圈和输入主轴(1)通过第一螺母(22)锁紧,用于限制第一轴承(23)内圈左右移动。
4.根据权利要求1所述的一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,其特征在于:传动主轴(4)和凸轮(5)通过第二螺母(26)锁紧,用于限制传动主轴(4)和凸轮(5)的轴向相对运动。
5.根据权利要求1所述的一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,其特征在于:输入主轴(1)上设置有输入齿轮(2)有如下两种实现方式:
1)输入主轴(1)与输入齿轮(2)一体化设计;
2)输入主轴(1)与输入齿轮(2)分体设计,且输入齿轮(2)通过花键固定在输入主轴(1)上。
6.根据权利要求1所述的一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,其特征在于:传动主轴(4)上设置有传动齿轮(3)有如下两种实现方式:
1)传动主轴(4)与传动齿轮(3)一体化设计;
2)传动主轴(4)与传动齿轮(3)分体设计,且传动齿轮(3)通过花键固定在传动主轴(4)上。
7.根据权利要求1所述的一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,其特征在于:径向导轨(6)上设置有V型槽,滑块(7)通过滚柱或滚珠实现沿所述V型槽轴向滑动。
8.根据权利要求1所述的一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置,其特征在于:凸轮(5)形状根据待修整砂轮牙廓形状设计,待修整砂轮牙廓形状改变时,只需改变凸轮(5)即可。
9.权利要求1-8任一项所述一种用于多列环槽形廓砂轮修整的装置的修整方法,其特征在于,包括如下步骤:
第一步:将修整装置(13)固定在螺纹磨床的工作台(11)上,将输入主轴(1)与机床头架(12)通过联轴器或卡爪固连;
第二步:设置机床头架C轴与工作台Z轴的运动速度,C轴旋转带动输入主轴(1)和输入齿轮(2)旋转,通过传动齿轮(3)带动传动主轴(4)旋转,传动主轴(4)进而带动凸轮(5)旋转,凸轮(5)旋转使滑块(7)发生X轴正向运动,配合工作台Z轴的平移速度v,实现待修整砂轮牙廓左侧形廓修整;在复位弹簧(28)反作用下,滑块(7)发生X轴负方向运动,配合工作台Z轴的平移速度v,实现待修整砂轮牙廓右侧形廓修整。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
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Application publication date: 20201208 |