[发明专利]磨削内齿圈的方法及其专机

说明书

本发明涉及用磨床磨削内齿圈的加工方法，以及应用这种加工方法的专用设备。

在中国的实用新型专利中，专利号为85200923的发明创造，公开了一种“传动轴承”，它是“变速传动轴承和推杆减速机”的主要部件。而内齿圈又是传动轴承的关键零件。“传动轴承”的发明人提供了一种内齿圈的加工方法和专用工装：在普通内（外）园磨床上用园柱磨头，由专用工装提供展成运动来展成磨削内齿圈。即内齿齿形为用工装展成法加工的曲线。加工时园柱磨头尺寸要求为直径与内齿圈内齿相配对的滚柱的直径相等。该方法的主要运动有工件的连续分度展运动，即工件绕自身轴线的转动及轴线在水平面内的移动，还有园柱磨形头的磨削转动。该方法工件绕自身轴线的转动速度没作要求，但人们应用时则往往要求比较快。

由于加工过程中园柱形磨头直径变化必须保证在一个极小的范围，以保证工件的加工尺寸和精度要求，而磨头磨削面正是其外园柱面，其直径必然越磨越小。因此必须频繁地换修磨头，这样才能满足展成加工曲线的需要。这要耗费大量的辅助工时和大量的磨头。（往往一个磨齿工序就要换几次磨头。）另外，由于磨头直径受到限制，（直径一般都较小）周边线速度低，故磨削效率也低，加工的工件表面粗糙度不好，而且加工精度也受到很大的影响。由于磨头刚性差，磨头及杆的尺寸受到限制，故一次装夹至多只能磨一对零件（产品技术条件要求成对磨削），这也使得加工精度不稳定。

本发明的目的是提供一种磨削内齿圈的方法以及应用该方法的专机。以提高磨削效率，提高加工精度和稳定性，降低工件的表面粗糙度，降低磨头的耗费，减少辅助工时。

本发明的目的是这样实现的：磨削内齿圈的方法，它是使工件作低速连续分度展成运动，使砂轮作快速往复进给运动，同时作磨削回转运动。这些运动的迭加，进行磨削内齿圈的过程。在砂轮的快速往复进给运动中，其速度应为80～120mm/s，工件的低速连续分度展成运动中，其被磨工件围绕自身轴线的转动速度应为3/4～5/4转/小时。磨削内齿圈的专机，由机械、电气、液压系统构成。其控制砂轮作快速往复进给运动的是一个双杆液压缸，它与液压系统连接，液压缸设有结构缓冲装置。用一台电机经多级减速后，带动专用展成工装，从而控制专用工装展成机构运动。所用的砂轮是平面砂轮，把该砂轮的工作部位修整为垂直于砂轮园周的外园弧。所说的双杆液压缸的工作油压最好为1.0～1.5MPa，有效工作行程为250mm，最大工作速度为150mm/s。所说的平面砂轮的外园弧半径最好为与内齿圈的内齿配对的滚柱的半径。所说的结构缓冲装置最好为可调式油缸端部结构缓冲。

下面结合附图对本发明作进一步的描述。图1是现有技术中内齿圈的磨削过程示意图，图2是本发明的磨削过程示意图，图3是本发明的磨削轨迹图，图4是本发明的专机结构示意图，在附图中，（1）是工件，（2）是园柱磨头，（3）是平面砂轮，（4）是砂轮的工作部位，（5）是液压系统，（6）是双杆液压缸，（7）是砂轮架，（8）是夹具，（9）是专用展成工装，（10）是电机，a、b是砂轮一个往复进给运动磨削工件而产生的相邻的两个点，v是工件轴线在水平面内的移动，ω₁是工件绕自身轴线转动，ω₂是砂轮磨削回转运动，V是砂轮的往复进给运动。在现有技术中，内齿圈的磨削是在普通磨床上用园柱磨头，通过专用展成工装提供展成运动而完成的，即内齿齿形为用工装展成法加工的曲线。是一种纯展成运动。而本发明只能说是近似于展成运动，由图3可知，工件的展成运动速度越慢，砂轮轴向往复进给速度越快，则a、b两点就越靠近，内齿齿形就越近似于用纯展成法加工出的曲线。实践证明：加工一对内齿圈，砂轮磨削回转速度ω₂最好为3000转/分。往复进给运动速度V最好为100～120mm/s，工件展成运动的转速ω₁为3/4～5/4转/小时（对现有内齿圈系列规格而言）。本发明的专机采用湖北机电研究院设计的专用展成工装的结构原理，实现工件的展成运动，并通过机械、电气、液压系统联合动作实现机床的各种通常的运动，而利用一个与液压系统（5）连接的双杆液压缸（6）来驱动砂轮架（7）从而驱动平面砂轮（4）通过常规的机械、电气系统带动作磨削回转运动ω₂。利用一个电机（10）通过多级减速带动专用工装（9），并通过夹具（8）使工件（1）作低速连续分度展成运动。所用的电机（10）可用无级调速的直流电机。在双杆液压缸（6）上设计采用了油缸端部的结构缓冲。以消除高频换向带来的液压冲击。

由于本发明的加工方法的采用，使平面砂轮成功地替代园柱形磨头进行磨削。使磨削效率大为提高，工件的表面粗糙度大为降低;加工精度和稳定性也大为提高，多对内齿圈可一次装夹进行磨削加工，加工效率大大提高，减少了磨头的损耗。