[发明专利]高精度鼓形渐开线凸轮磨削装置

说明书

技术领域

本发明属于精密制造技术领域，涉及一种高精度鼓形渐开线凸轮的磨削装置及调整方法。

背景技术

渐开线凸轮是凸轮-挡板式磨齿机(例如Y7125、Y7431等)展成系统中最精密的元件，被磨齿轮或齿轮刀具的齿廓加工精度主要来自渐开线凸轮的面形精度、渐开线凸轮的安装精度、渐开线凸轮与挡板的配合精度及展成系统的刚度等。国内商品渐开线凸轮的加工多采用单基圆盘式渐开线凸轮磨削装置，加工原理性误差的存在致使渐开线凸轮的面形加工精度较低。商品渐开线凸轮面形沿宽度(安装轴线)方向的截面曲线为一直线，工作时渐开线凸轮与挡板的瞬时接触区域理论上为一直线。由于挡板工作面的加工误差及渐开线凸轮安装误差的存在，致使渐开线凸轮的安装轴线与挡板的工作面不再平行。此时，渐开线凸轮与挡板的接触区域偏向于凸轮的两端面。不但渐开线凸轮在该区域的面形精度较低，而且渐开线凸轮与挡板的有效接触宽度不足，致使机床成展成系统的刚度下降，进一步影响齿轮渐开线齿廓的加工精度。此外，渐开线凸轮和挡板在上述环境下工作时会造成磨损，严重时甚至会造成渐开线凸轮面形精度的下降。

鼓形渐开线凸轮沿齿宽方向的截面曲线为一对称的凸形曲线。理论上鼓形渐开线凸轮与挡板的接触为点接触，但由于鼓形量非常小(微米级)，且渐开线凸轮在工作过程中要承受上千N的作用力，弹性变形会增大鼓形渐开线凸轮与挡板沿凸轮安装轴线方向上的接触宽度。另外，鼓形渐开线凸轮与挡板有较好的适应性，即使挡板工作面与加工主轴(即凸轮安装轴线)不严格平行，在一定范围内，鼓形渐开线凸轮仍能保证与挡板的良好配合。因此，研制高精度鼓形渐开线凸轮对于增强与挡板的适应性及提高渐开线齿轮或齿轮刀具的齿廓加工精度具有重要的现实意义与应用价值。然而，目前在鼓形渐开线凸轮及其磨削装置方面，目前未见有文献记载。

发明技术方案

为研制高等级的标准齿轮及齿轮刀具，并解决渐开线凸轮和挡板的配合适应性问题，本发明提供了一种鼓形量可调式渐开线凸轮磨削装置。

本发明提供的鼓形渐开线凸轮磨削装置包括三部分：鼓形渐开线凸轮展成机构、鼓形量调整机构及砂轮磨削机构。

鼓形渐开线凸轮展成机构包括1直流电机、2丝杠、3移动平台、4传动杆、5龙门挡板、6双滚轮、7渐开线凸轮以及12双导轨组成。1直流电机与2丝杠相联接；4传动杆一端与6双滚轮的芯轴通过顶尖螺钉联接，另一端与2丝杠配合的3移动台连接；5龙门挡板固定在12双导轨上，且其工作面与12双导轨工作面垂直；手轮通过锥齿轮副与2丝杠形成传动链；7渐开线凸轮同6双滚轮固定在同一根芯轴上。为了增加滚轮组件运动的平稳性，其上安装了一个配重凸轮。

砂轮磨削机构包括8砂轮修整器、9轴承箱、10弹性联轴器、11电动机、13砂轮以及15差动微进给机构；其中11电动机安装在防振工作台上并通过10弹性联轴器与9轴承箱联接；13砂轮为端面碗型砂轮，经砂轮主轴、弹性联轴器与电机输出轴连接；8砂轮修整器由16旋转手柄、17进给旋钮、18金刚石笔、19支架等构成，并安装在防振工作台上；砂轮修整器的修整方向与展成机构中的导轨垂直；差动进给器固定在基座上，与轴承箱底部的端凸台配合，如图2所示。

鼓形量调整机构包括20前弹簧片支架、21锁紧螺栓、22保持架、23鼓形量调整螺杆、24基座、26上楔块、27下楔块、25后弹簧片支架和28弹簧卡片。24基座固定在防振工作台上；13砂轮及9轴承箱由前后四个簧片支架(20和25)支撑，其中20前簧片固定在26上楔块上，25后弹簧片固定在24基座上；上、下楔块相配合并安装在24基座的沟槽内；上楔块在17锁紧螺钉的一侧开有与水平方向成75°角的斜槽；将23鼓形量调整螺杆通过22保持架与27下楔块的螺栓孔相联接，并固定在基座的一侧。

本发明采用双滚轮—双导轨式渐开线展成机构，符合渐开线的成型原理。只要保证砂轮的工作面垂直于导轨的工作面，就能加工出以滚轮为基圆的渐开线。磨削鼓形渐开线凸轮则采用内锥砂轮。在弹性联轴器许可的轴夹角范围内微调砂轮轴与双导轨之间的夹角，同时保证砂轮修整器的修整方向始终垂直于双导轨的工作面。这样既能保证加工出的鼓形渐开线凸轮中截面渐开线的加工精度，又能使凸轮沿宽度方向具有一定的鼓形量。鼓形量大小的调整可通过楔块机构抬升轴承箱前簧片支架来实现。