本發(fā)明屬于自由磨具光整加工領(lǐng)域。具體為一種零件可多工位裝夾并同步附加豎直方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的工裝裝置及采用此裝置進(jìn)行旋流式滾磨光整加工的方法。

背景技術(shù)：

旋流式滾磨光整加工是一種自由磨具光整加工方法，廣泛應(yīng)用于中小型短軸、凸輪軸、曲軸及齒輪軸等零件的表面去毛刺、降低粗糙度值等目的的光整加工。發(fā)明專利ZL92100312.9的“旋流式高精拋磨加工設(shè)備及工藝”最早提出了“主軸帶動(dòng)工件插入盛滿磨塊的滾筒中，主軸與滾筒分別做回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)且一般二者旋轉(zhuǎn)方向相反”這一旋流式滾磨加工的光整設(shè)備的基本原理及加工工藝。實(shí)用新型專利“一種自動(dòng)光整機(jī)”(ZL201020684929.8)進(jìn)一步完善了旋流式滾磨光整加工設(shè)備的基本結(jié)構(gòu)。

目前，一般情況下當(dāng)采用旋流式滾磨光整加工時(shí)，是將被加工零件與設(shè)備主軸同軸剛性聯(lián)接這一裝夾實(shí)施方式進(jìn)行加工。而對(duì)于加工油泵齒輪軸來(lái)說(shuō)，一方面每個(gè)主軸單獨(dú)裝夾一個(gè)零件加工效率很低。另一方面，油泵齒輪軸豎直裝夾，加工過(guò)程中始終處于與滾筒相對(duì)固定的高度，故齒輪端面的加工效果很差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述現(xiàn)有技術(shù)存在的主要缺陷，本發(fā)明提出一種采用旋流式滾磨光整設(shè)備的主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)同步驅(qū)動(dòng)可豎直方向往復(fù)運(yùn)動(dòng)的圓形陣列多工位油泵齒輪軸工裝結(jié)構(gòu)，目的在于解決現(xiàn)有工裝加工效率低，齒輪端面加工效果差的難題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取了如下的技術(shù)方案：

油泵齒輪軸旋流式滾磨光整加工工裝裝置，包括凸輪機(jī)構(gòu)和圓陣列工裝體，所述凸輪機(jī)構(gòu)包括銷座(1)、回轉(zhuǎn)銷(2)、圓柱凸輪(3)，回轉(zhuǎn)銷(2)一端與所述圓柱凸輪(3)的螺旋凹槽配合、另一端與所述銷座(1)固定，螺旋凹槽環(huán)繞圓柱凸輪(3)一周，所述圓柱凸輪(3)與光整機(jī)主軸(12)通過(guò)可移動(dòng)花鍵聯(lián)接，所述銷座(1)與光整機(jī)主軸箱(11)固定連接；工作時(shí)當(dāng)光整機(jī)主軸(12)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，光整機(jī)主軸(12)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)使圓柱凸輪(3)既做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又同步做豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，帶動(dòng)整個(gè)圓陣列工裝體在加工過(guò)程中既做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又做豎直上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)；所述圓陣列工裝體包含工裝軸(4)、上頂尖盤(pán)(5)、至少2套以上的夾調(diào)機(jī)構(gòu)(6)、下頂尖(7)、下頂尖盤(pán)(8)，所述工裝軸(4)的中部有螺紋并穿過(guò)所述上頂尖盤(pán)(5)和下頂尖盤(pán)(8)的中心，所述下頂尖盤(pán)(8)固定在所述工裝軸(4)的下端，所述上頂尖盤(pán)(5)通過(guò)上螺母(10)和下螺母(9)鎖緊固定上頂尖盤(pán)(5)，通過(guò)調(diào)節(jié)上螺母(10)和下螺母(9)調(diào)整所述上頂尖盤(pán)(5)與下頂尖盤(pán)(8)的軸向距離。

所述的裝置，圓柱凸輪(3)豎直運(yùn)動(dòng)幅度為e，e＝20mm。

所述的裝置，所述至少2套以上的夾調(diào)機(jī)構(gòu)(6)圓陣列分布在上頂尖盤(pán)(5)上，所述下頂尖(7)以與夾調(diào)機(jī)構(gòu)(6)同樣的數(shù)量一一對(duì)應(yīng)安裝于下頂尖盤(pán)(8)上，所述夾調(diào)機(jī)構(gòu)(6)與所述下頂尖(7)之間夾持工件(13)，通過(guò)調(diào)節(jié)所述夾調(diào)機(jī)構(gòu)(6)能夠調(diào)整其與所述下頂尖(7)之間的夾持工件(13)的夾持松緊程度，所述工裝軸(4)的上端與所述圓柱凸輪(3)的下端固定連接并可快速裝卸。

所述的裝置，共設(shè)置3套夾調(diào)機(jī)構(gòu)(6)。

所述的裝置，所述夾調(diào)機(jī)構(gòu)(6)包括上頂尖(601)，套在所述上頂尖(601)的上部并與之間隙配合的頂尖套(604)、彈簧(603)、與頂尖套(604)下端連接的防護(hù)套(602)，通過(guò)拉動(dòng)與所述上頂尖(601)上部固定連接的拉帽(605)使上頂尖(601)沿軸向運(yùn)動(dòng)并可壓縮彈簧(603)，向上提拉拉帽(605)即可壓縮彈簧(603)，將工件(13)放入上頂尖(601)和下頂尖(7)之間，然后松開(kāi)拉帽(605)，工件(13)依靠彈簧作用力被雙頂尖固定。

所述的裝置，所述頂尖套(604)與所述上頂尖盤(pán)(5)之間采用細(xì)牙螺紋進(jìn)行連接，通過(guò)調(diào)節(jié)上螺母(10)和下螺母(9)進(jìn)而調(diào)節(jié)上頂尖盤(pán)(5)與下頂尖盤(pán)(8)的距離進(jìn)行粗調(diào)后，再扭轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)頂尖套(604)，通過(guò)其與頂尖盤(pán)(5)之間的細(xì)牙螺紋進(jìn)行進(jìn)一步精調(diào)；這樣經(jīng)過(guò)粗、精兩步調(diào)節(jié)便可調(diào)整工件在上下頂尖之間的壓緊程度，進(jìn)而控制工件被加工時(shí)是否旋轉(zhuǎn)。

應(yīng)用任一所述油泵齒輪軸旋流式滾磨光整加工工裝裝置的加工方法，包含如下步驟：

(1)驅(qū)動(dòng)旋流式滾磨光整加工設(shè)備的滾筒以角速度ω₁順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋流式滾磨光整加工設(shè)備的主軸以角速度ω₂逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間為t₁；

(2)加工時(shí)間t₁到后，滾筒仍保持角速度ω₁順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)主軸以角速度ω₂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間為t₂；

(3)加工時(shí)間t₂到后，主軸仍保持以角速度ω₂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)滾筒以角速度ω₁逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間為t₃；

(4)加工時(shí)間為t₃到后，滾筒仍保持以角速度ω₁逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)主軸以角速度ω₂順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間為t₄，加工時(shí)間到后光整加工完成。

所述的方法，滾筒角速度ω₁的取值范圍為1π/s～4π/s，主軸角速度ω₂的取值范圍為2π/s～7π/s，t₁取值1～20分鐘，t₂取值1～20分鐘，t₃取值1～20分鐘，t₄取值1～20分鐘。

所述的方法，整個(gè)圓陣列工裝體在加工過(guò)程中除做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外還做豎直上下的往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明一種油泵齒輪軸旋流式滾磨光整加工工裝裝置及工藝過(guò)程與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下有益效果：

(1)根據(jù)待加工工件的大小及尺寸一個(gè)主軸上可同時(shí)夾持多個(gè)工件，提高了光整加工效率，適用于批量化生產(chǎn)。

(2)上頂尖盤(pán)與下頂尖盤(pán)之間距離可調(diào)節(jié)，同時(shí)夾調(diào)機(jī)構(gòu)也可在上頂尖盤(pán)上微量調(diào)節(jié)，適用于不同長(zhǎng)度的齒輪軸的光整加工，適應(yīng)能力強(qiáng)。

凸輪機(jī)構(gòu)保證整個(gè)工裝結(jié)構(gòu)在工作中除做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)外還能做豎直的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，有效提高齒輪軸零件的齒輪上下端面的光整加工效果。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明用于光整加工的同步豎直運(yùn)動(dòng)的多工位可調(diào)裝夾機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是加工前的油泵齒輪軸齒輪端面形貌。

圖3是采用常規(guī)工裝及方法加工的油泵齒輪軸齒輪端面形貌。

圖4是采用本發(fā)明裝置及工藝過(guò)程加工的油泵齒輪軸齒輪端面形貌。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

如圖1所示，一種油泵齒輪軸旋流式滾磨光整加工工裝裝置，包括凸輪機(jī)構(gòu)和圓陣列工裝體，所述凸輪機(jī)構(gòu)包括銷座1，回轉(zhuǎn)銷2，圓柱凸輪3，回轉(zhuǎn)銷2一端與所述圓柱凸輪3的環(huán)繞一周的螺旋凹槽配合、另一端與所述銷座1固定，所述圓柱凸輪3與光整機(jī)主軸12通過(guò)可移動(dòng)花鍵聯(lián)接，所述銷座1與光整機(jī)主軸箱11固定連接。根據(jù)凸輪的基本工作原理和本凸輪機(jī)構(gòu)組成可知，工作時(shí)當(dāng)光整機(jī)主軸12旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于銷座1固定安裝處于靜止?fàn)顟B(tài)的光整機(jī)主軸箱11上，回轉(zhuǎn)銷2的豎直方向運(yùn)動(dòng)受到約束，在圓柱凸輪3與光整機(jī)主軸12花鍵聯(lián)接結(jié)構(gòu)的作用下，光整機(jī)主軸12的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)可使圓柱凸輪3既做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)又同步做豎直往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其豎直運(yùn)動(dòng)幅度(即凸輪機(jī)構(gòu)升程)為e，優(yōu)選的e＝20mm。

所述圓陣列工裝體包含工裝軸4、上頂尖盤(pán)5、夾調(diào)機(jī)構(gòu)6、下頂尖7、下頂尖盤(pán)8，所述工裝軸4的中部有螺紋并穿過(guò)所述上頂尖盤(pán)5和下頂尖盤(pán)8的中心，所述下頂尖盤(pán)8固定在所述工裝軸4的下端，所述上頂尖盤(pán)5通過(guò)上螺母10和下螺母9鎖緊固定上頂尖盤(pán)5，還可通過(guò)調(diào)節(jié)上螺母10和下螺母9調(diào)整所述上頂尖盤(pán)5與下頂尖盤(pán)8的軸向距離，這樣，加工不同長(zhǎng)度齒輪軸工件時(shí)可靈活調(diào)整。所述至少2套以上的夾調(diào)機(jī)構(gòu)6圓陣列分布在上頂尖盤(pán)5上，本實(shí)施例中設(shè)置了3套夾調(diào)機(jī)構(gòu)6，設(shè)置多少套完全取決于被加工齒輪軸工件的徑向尺寸和光整加工工藝的要求。所述下頂尖7以與夾調(diào)機(jī)構(gòu)6同樣的數(shù)量一一對(duì)應(yīng)安裝于下頂尖盤(pán)8上，所述夾調(diào)機(jī)構(gòu)6與所述下頂尖7之間夾持工件13，通過(guò)調(diào)節(jié)所述夾調(diào)機(jī)構(gòu)6能夠調(diào)整其與所述下頂尖7之間的夾持工件13的夾持松緊程度，所述工裝軸4的上端與所述圓柱凸輪3的下端固定連接并可快速裝卸。

如圖1所示，所述夾調(diào)機(jī)構(gòu)6包括上頂尖601，套在所述上頂尖601的上部并與之間隙配合的頂尖套604、彈簧603、與頂尖套604下端連接的防護(hù)套602，通過(guò)拉動(dòng)與所述上頂尖601上部固定連接的拉帽605使上頂尖601沿軸向運(yùn)動(dòng)并可壓縮彈簧603。這樣，向上提拉拉帽605即可壓縮彈簧603，將工件13放入上頂尖601和下頂尖7之間，然后松開(kāi)拉帽605，工件13依靠彈簧作用力被雙頂尖固定。

如圖1所示，所述頂尖套604與所述上頂尖盤(pán)5之間采用細(xì)牙螺紋進(jìn)行連接。因?yàn)椴煌墓ぜ胁煌墓庹庸ひ?，有的需要工件在加工時(shí)以上頂尖601和下頂尖7確定的軸線旋轉(zhuǎn)，有的則不需要，這時(shí)即可通過(guò)調(diào)節(jié)上螺母10和下螺母9進(jìn)而調(diào)節(jié)上頂尖盤(pán)5與下頂尖盤(pán)8的距離進(jìn)行粗調(diào)后，再扭轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)頂尖套604，通過(guò)其與頂尖盤(pán)5之間的細(xì)牙螺紋進(jìn)行進(jìn)一步精調(diào)。這樣經(jīng)過(guò)粗、精兩步調(diào)節(jié)便可調(diào)整工件在上下頂尖之間的壓緊程度，進(jìn)而控制工件被加工時(shí)是否旋轉(zhuǎn)。

例如，待加工工件油泵齒輪軸要求齒面粗糙度Ra0.4，齒輪上下端面Ra0.6。采用本發(fā)明的裝置，一套裝置安裝3個(gè)齒輪軸工件。旋流式滾磨光整設(shè)備配備直徑為1米的滾筒。采用本發(fā)明過(guò)程的具體加工步驟如下：

(1)驅(qū)動(dòng)旋流式滾磨光整加工設(shè)備的滾筒以角速度2π/s順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，旋流式滾磨光整加工設(shè)備的主軸以角速度4π/s逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間為8分鐘；

(2)加工8分鐘到后，滾筒仍保持角速度2π/s順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)主軸以角速度4π/s順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間為5分鐘；

(3)加工5分鐘到后，主軸仍保持以角速度4π/s順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)滾筒以角速度2π/s逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間為8分鐘；

(4)加工8分鐘到后，滾筒仍保持以角速度2π/s逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)，驅(qū)動(dòng)主軸以角速度4π/s順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，加工時(shí)間為5分鐘，加工時(shí)間到后光整加工完成；

與采用常規(guī)工裝及過(guò)程加工同樣的工件進(jìn)行對(duì)比，加工前后的表面粗糙度為：

表1

從表1數(shù)據(jù)中可以看出，采用常規(guī)工裝及過(guò)程與采用本發(fā)明裝置及過(guò)程加工油泵齒輪軸時(shí)，對(duì)降低齒面的表面粗糙度值的效果基本相當(dāng)，均滿足加工要求；但從對(duì)齒端的表面粗糙度影響上看，采用本發(fā)明裝置及方法降低粗糙度值較為明顯，且符合加工要求，而常規(guī)工裝及過(guò)程齒輪端面粗糙度值降低有限，且無(wú)法滿足加工要求。齒輪端面加工效果這一趨勢(shì)也可從圖2至圖4看出。

本實(shí)施例僅為本發(fā)明的示例性實(shí)施例，不用于限制本發(fā)明，本發(fā)明的保護(hù)范圍由權(quán)利要求書(shū)限定。本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)和保護(hù)范圍內(nèi)對(duì)本發(fā)明做出各種修改或等同替換，這種修改或等同替換也應(yīng)視為落在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。