[实用新型]极坐标成形砂轮修整器

说明书

技术领域：

本实用新型属于齿轮及齿形加工设备与技术领域，特别涉及一种数控成形磨齿机用的极坐标成形砂轮修整器。

背景技术

随着齿轮传动装备对速度、精度、可靠性和寿命等要求的提高，硬齿面齿轮在机械行业的应用日益广泛，但硬齿面精加工效率低、成本高，特别是大型齿轮的磨削精加工更为困难，一直是限制齿轮装备发展的重要因素之一。随着数控成形磨齿机的发展，大齿轮硬齿面加工精度和效率问题逐步得到缓解。数控成形磨齿机将砂轮截形修整为与齿轮齿槽相适应的截面，利用无瞬心包络法加工齿轮，砂轮形状误差直接复映到齿面截形上，是造成齿轮齿廓类误差的主要因素。因此，设计结构合理的砂轮修整器，修整出正确的砂轮截形是数控成形磨削高精度齿轮的必要条件。

传统成形磨削加工一般采用金刚笔修整成形砂轮，修整时需要不断调整金刚笔的倾角使其适应修整表面的法矢，运动控制复杂，修整效率低；另一方面，金刚笔属于单点接触修整方式，笔尖的金刚石容易产生磨损，且磨损后的形状不规则，误差补偿困难，对成形砂轮的修整精度有很大的影响。在传统成形砂轮修整方式中，也可使用成形金刚滚轮直接修整砂轮成形，运动简单，精度取决于金刚滚轮自身的精度，但这种方式柔性差，难以适应齿形经常变化的齿轮成形磨削。

在中国专利“成形砂轮磨齿机砂轮修整机构”（专利号：200910218435.2）提到的砂轮修整机构利用双金刚滚轮在直角坐标系中进行修整，是一种效率和精度均较高的砂轮修整方式。这种砂轮修整机构独立于磨齿机的其他运动，需要两个独立的数控轴，成本较高；更为特出的问题是这种修整结构空间尺寸大，不能直接应用于内齿成形磨齿机的砂轮修整。

发明内容

针对数控成形磨齿机砂轮修整存在的技术不足，本实用新型提供一种极坐标成形砂轮修整器，该极坐标成形砂轮修整器借用磨齿机的砂轮摆角轴实现两种数控联动，可适应内/外齿成形磨齿机的砂轮修整，具有结构简单，修整精度和效率高，工作可靠性高，制造成本低的特点。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种极坐标成形砂轮修整器，包括由直线轴伺服电机1、直线轴联轴器2和滚珠丝杠3组成的直线进给系统，还包括采用直线导轨4和修整底座8组成的支承系统、由旋转轴伺服电机14、旋转轴联轴器15、精密双导程的蜗杆16和蜗轮17组成的驱动系统；还包括砂轮11、砂轮电主轴13和砂轮旋转轴底座12，砂轮11通过砂轮夹盘装配在砂轮电主轴13上，砂轮电主轴13通过砂轮旋转轴底座12与蜗轮17固定连接，实现了砂轮的摆角极坐标旋转运动。

所述通过修整电主轴5、第一同步带轮6、同步带7和第二同步带轮9驱动金刚滚轮10旋转。

所述极坐标成形砂轮修整器设置在磨头箱体18上。

砂轮是回转体，其表面几何形状取决于砂轮的轴截形；修整过程中砂轮绕自身轴线回转，按砂轮轴截形的平面曲线进行修整即可自然形成砂轮的空间表面。因此，修整砂轮运动可以简化成平面运动，通过金刚滚轮笔在平面内的直角坐标系运动或极坐标运动包络出砂轮的轴截形，形成砂轮空间表面。

本实用新型利用数控系统控制金刚滚轮在极坐标系中的平面运动包络砂轮轴截形曲线，实现砂轮成形修整。机构具体通过直线数控轴控制金刚滚轮做直线运动，通过回转数控轴控制砂轮绕砂轮摆角轴做旋转运动，利用直线轴和回转轴的两轴联动控制，即可使金刚滚轮在极坐标平面内按与齿轮端截形相适应的砂轮轴截形进行包络运动。砂轮轴截形曲线是由金刚滚轮在极坐标平面运动中包络形成的，即满足砂轮与金刚滚轮在接触点处共法面矢量，且该共法面矢量与两者在该点处的相对速度矢量相互垂直。本实用新型采用轴截形为圆弧形状的金刚滚轮，利用圆弧与砂轮表面接触时的法矢自适应性，大大降低了金刚滚轮运动轨迹规划的复杂程度。修整时只需要将待修整砂轮轴截形曲线按金刚滚轮轴截形圆弧的半径大小向金刚滚轮所在方向进行等距，运动包络过程中保持金刚滚轮轴截形圆弧的圆心运动轨迹按该等距线进行插补，无须考虑金刚滚轮自身的姿态，使得包络运动控制算法大为简化。