專利名稱：基于圓弧的漸形線砂輪修整方法及修整器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機械制造領(lǐng)域中的齒輪加工方法和裝置。
背景技術(shù)：
對于大型硬齒面精密齒輪，若采用展成法加工，一個齒槽要磨削幾十次才能形成，生產(chǎn)效率很低。如近年購進的4.5m展成齒輪磨床，價格約5000萬元，每個月只能磨1～2個4～5m的齒輪。
若用成形法加工，砂輪的形狀與被磨齒輪齒槽形狀一樣，因此，齒槽可以一次磨出來，生產(chǎn)效率要高出多倍。而成形磨齒的關(guān)鍵技術(shù)問題，是如何能修出準確的漸開線砂輪，也就是用什么方法和修整器的問題。
現(xiàn)有的修整方法有靠模法，數(shù)控法，逼近法等。近年來，數(shù)控砂輪修整器研究得很多，并且，已有裝備數(shù)控漸開線砂輪修整器的中、外國成形磨齒機產(chǎn)品。但存在修整方法常常出現(xiàn)工作不穩(wěn)定現(xiàn)象，本人經(jīng)過多年研究，發(fā)現(xiàn)問題出在金剛筆尖的形狀不穩(wěn)定上?，F(xiàn)有的各種修整方法均假設(shè)金剛筆尖為一個絕對的點，而實際上，金剛筆尖在修整過程中，其頂端的曲率半徑逐漸磨大，而且，經(jīng)常出現(xiàn)崩裂，金剛筆知道的變動量為100μm級，而磨齒精度為10μm級，即噪聲比信號大10位以上，這些情況，使修出的砂輪常為不規(guī)則筆尖的包絡(luò)線。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種大型硬齒面精密齒輪成形磨齒用的，基于圓弧的漸開線砂輪修整方法及修整器。它既可用于的成形磨齒機上，也可裝在大型滾齒機上；在滾出齒輪后，經(jīng)淬火，然后在滾齒機上，利用單齒分度法磨削齒輪，它既可以磨外齒輪，在對修整器稍加改裝后，也可磨內(nèi)齒輪。
本發(fā)明提供的基于圓弧的漸開線砂輪修整方法是這樣的，即包括建立一對產(chǎn)生金剛筆圓弧運動的機構(gòu)和漸開線補償機構(gòu)，建立圓弧半徑測量基準件，移動圓弧中心的雙座標調(diào)整機構(gòu)，利用產(chǎn)生金剛筆圓弧運動的機構(gòu)產(chǎn)生的圓弧產(chǎn)生漸開線的宏觀齒廓，根據(jù)計算出的漸開線與圓弧在齒形各點的差值，利用漸開線補償機構(gòu)進行自動修整，從而使金剛筆在作圓弧運動時，不斷將其補償為準確漸開線，消除了金剛筆尖形狀變化對齒形精度的影響。
利用一根圓柱形的軸和直徑大100μm的套加兩個片彈簧將前兩者壓緊，形成產(chǎn)生圓弧機構(gòu)。
根據(jù)計算出漸開線與圓弧在齒形各點的差值，修整圓柱形套的齒形，從而使金剛筆在作圓弧運動時，不斷將其補償為準確漸開線。
利用修整器上的左、右旋絲桿同時調(diào)整兩支金剛筆旋轉(zhuǎn)中心的橫座標值x，采用塊規(guī)或千分尺作為量具。利用縱向絲桿調(diào)整兩支金剛筆旋轉(zhuǎn)中心的縱座標值y。
利用轉(zhuǎn)動桿上的臺階，用千分尺測量出金剛筆尖的工作半徑。


圖1為漸開線成形砂輪齒廓及與圓弧的逼近關(guān)系圖。
圖2為利用圓弧逼近漸開線的誤差分布圖。
圖3為圓弧產(chǎn)生機構(gòu)及漸開線補償機構(gòu)工作方法圖。
圖4亦為圓弧產(chǎn)生機構(gòu)及漸開線補償機構(gòu)工作方法圖，它是圖3的A-A截面。
圖5為基于圓弧的漸開線砂輪修整器結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6亦為基于圓弧的漸開線砂輪修整器結(jié)構(gòu)示意圖，它是圖5的B-B截面圖。
具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步說明。
圖1及圖2為成形砂輪的齒廓漸開線與圓弧的關(guān)系，由砂輪兩側(cè)的漸開線段磨削齒輪的齒面，一般情況下，齒輪的齒底槽銑得較深，故砂輪的齒項不工作。但在必要時，砂輪齒頂也可同時工作。首先在砂輪上建立座標系oxy，則砂輪上的漸開線段的坐標數(shù)組可以計算出來，以(xi，yi)表示。目前，有很多種現(xiàn)成的計算方法，如最小二乘法，三點法等，用來計算出逼近圓弧中心O1的座標(x，y)及圓弧半徑r。圖2示圓弧逼近漸開線時的誤差情況，圖中細線為漸開線，粗線為圓弧。通常圓弧三次穿過漸開線，其交點分別為a、b及c。從理論上講，在這三點，逼近圓弧和漸開線沒有誤差，而在不相交的不同齒高位置，其各點均存在誤差δi，這些誤差值都可以由現(xiàn)有軟件算出來。
一般磨齒漸開線誤差僅有幾微米，而金剛筆尖的磨損量或崩裂等，常常由幾十到幾百微米，因此，采用雙座標移動的方法，甚至三座標移動的方法，其修出的砂輪齒形為各種筆尖頭形的包絡(luò)線，其中包括不同的延長漸開線，漸開線，縮短漸開線段的綜合結(jié)果，不能從理論上證明其精度的穩(wěn)定性。而圓弧修整方法就不同了，不論金剛筆尖是什么情況，它總是用最高的一點修出漸開線，因而從根本上解決了金剛筆磨損對磨齒精度的影響問題。
所述基于圓弧的漸開線砂輪修整器包括一對產(chǎn)生金剛筆圓弧運動的機構(gòu)、漸開線補償機構(gòu)及移動圓弧中心的雙座標調(diào)整機構(gòu)；圖3及圖4為產(chǎn)生圓弧機構(gòu)及漸開線補償機構(gòu)的工作方法及結(jié)構(gòu)示意圖。它由下列零件組成1-圓柱形軸，2-稍大的圓柱修形套，3-壓緊彈簧片，4-金剛筆，5-蓋，6-轉(zhuǎn)動桿，金剛筆就固定在轉(zhuǎn)動桿上。圓柱形軸1的前端削有放彈片3的平面，后端留有一個支持點，在支持點的兩邊也作有消氣，使它只有支持點與套的凸輪曲線段接觸。由兩個彈簧片3將軸1壓向套2，因此，套2成圓柱形時，由三點定一圓的原理，轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)動桿6后，金剛筆尖軌跡為宏觀圓弧。根據(jù)統(tǒng)計可知，圓弧逼近引起的誤差僅為幾微米到二三十微米，因此，在套2內(nèi)作有一段凸輪曲線。這樣，當軸1轉(zhuǎn)動時，由套2上的凸輪推動軸1的支持點同時移動，完成誤差的補償工作。而由彈簧片3將軸1壓向套2，保持兩者的緊密接觸。
參見圖5及圖6，圖中1～6號零件已在前面介紹，7-橫座標調(diào)整螺母，8-側(cè)板，9-左、右旋絲桿，10-絲桿9的螺母，11-夾緊金剛筆的螺釘，12-固定銷，13-修砂輪手柄，18-后板，19-固定后板的螺釘，20-縱座標調(diào)整螺母，21-固定側(cè)板的螺釘。22-帶縱導軌的修整器座，23-縱座標螺母，24-縱座標絲桿。
在調(diào)整時，用手轉(zhuǎn)動螺母7(圖5)，經(jīng)絲桿9，移動螺母10，由圖6可以看出，產(chǎn)生圓弧機構(gòu)的套2是焊在螺母10上面的，故金剛筆轉(zhuǎn)動中心橫向移動，用千分尺或塊規(guī)測量F，就可調(diào)出橫座標值x；轉(zhuǎn)動螺母20，由絲桿24帶動后板18，本體17，調(diào)整縱座標值y，逐漸磨下齒輪的留量，松開螺釘14后，由千分尺測量金剛筆尖與標準臺階間的距離N，即可調(diào)出金剛筆轉(zhuǎn)動半徑r值。
在磨齒時，由手使手柄13擺動，經(jīng)連動桿15，連動銷14，同時使兩根轉(zhuǎn)動桿6轉(zhuǎn)動，兩支金剛筆繞各自的中心轉(zhuǎn)動，同時修出砂輪的兩個漸開線齒面。
權(quán)利要求
1.一種基于圓弧的漸開線砂輪修整方法，其特征在于包括建立由一對產(chǎn)生金剛筆圓弧運動的機構(gòu)和漸開線補償機構(gòu)構(gòu)成的修整器，建立圓弧半徑測量基準件，移動圓弧中心的雙座標調(diào)整機構(gòu)，利用產(chǎn)生金剛筆圓弧運動的機構(gòu)產(chǎn)生的圓弧產(chǎn)生漸開線的宏觀齒廓，根據(jù)計算出的漸開線與圓弧在齒形各點的差值，利用漸開線補償機構(gòu)中在精密數(shù)控線切割機上加工出的修形套進行誤差修整，從而使金剛筆在作圓弧運動時，不斷將其補償為準確漸開線，消除了金剛筆尖形狀變化對齒形精度的影響。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于圓弧的漸開線砂輪修整方法，其特征在于利用千分尺或塊規(guī)作為量具，在移動圓弧中心的雙座標調(diào)整機構(gòu)同時調(diào)整兩支金剛筆旋轉(zhuǎn)中心的橫座標值x和調(diào)整兩支金剛筆旋轉(zhuǎn)中心的縱座標值y；利用安裝金剛筆的轉(zhuǎn)動桿上的臺階，用千分尺測量金剛筆尖與臺階間的距離，間接測出調(diào)整金剛筆的轉(zhuǎn)動半徑。
3.一種基于圓弧的漸開線砂輪修整方法的修整器，其特征是包括一對產(chǎn)生金剛筆圓弧運動的機構(gòu)和漸開線補償機構(gòu)以及移動圓弧中心的雙座標調(diào)整機構(gòu)；其中，產(chǎn)生金剛筆圓弧運動的機構(gòu)和漸開線補償機構(gòu)包括圓柱形軸(1)、稍大的圓柱形套(2)、金剛筆(4)，轉(zhuǎn)動(6)，金剛筆固定在轉(zhuǎn)動桿上端，轉(zhuǎn)動桿固定在圓柱修形軸(1)的頂端，所述轉(zhuǎn)動桿的底端安裝在連動桿(15)；位于圓柱修形套(2)內(nèi)的圓柱形軸的前端削有放彈片3的平面，后端留有一個支持點，在支持點的兩邊作有消氣，使它只有支持點與套的凸輪曲線接觸，并由彈簧片(3)將軸(1)壓向套(2)；雙座標調(diào)整機構(gòu)包括橫向坐標調(diào)整機構(gòu)和縱向坐標調(diào)整機構(gòu)；所述圓柱形套(2)通過螺母(10)分別安裝在左、右旋絲桿上構(gòu)成橫向坐標調(diào)整機構(gòu)，所述橫向坐標調(diào)整機構(gòu)安裝在本體(17)上，本體通過后板(18)安裝在縱坐標絲桿(24)上而構(gòu)成縱向坐標調(diào)整機構(gòu)。
全文摘要
一種基于圓弧的漸開線砂輪修整方法及修整器，方法包括建立由一對產(chǎn)生金剛筆圓弧運動的機構(gòu)和漸開線補償機構(gòu)構(gòu)成的修整器，建立圓弧半徑測量基準件，移動圓弧中心的雙座標調(diào)整機構(gòu)，利用產(chǎn)生金剛筆圓弧運動的機構(gòu)產(chǎn)生的圓弧產(chǎn)生漸開線的宏觀齒廓，根據(jù)計算出的漸開線與圓弧在齒形各點的差值，利用漸開線補償機構(gòu)進行自動修整，從而使金剛筆在作圓弧運動時，不斷將其補償為準確漸開線，消除了金剛筆尖形狀變化對齒形精度的影響。本修整器也可加裝在大型滾齒機上，利用單齒分度法完成外、內(nèi)齒輪的磨削。本修整器結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)整方便，加工成本低。
文檔編號B24B53/06GK1562567SQ200410022110
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月23日
發(fā)明者梁錫昌 申請人:重慶大學