[发明专利]变速比齿扇齿面加工方法和展成机构

说明书

本发明属于汽车循环球式转向器变速比齿扇的齿面加工方法及设备领域。

汽车变速比循环球式转向器由一等齿距齿条与一特殊的变齿距齿扇啮合而组成传动副，以实现速比随着方向盘转角（齿条移动或齿扇转角）的不同而变化，从而兼顾汽车的转向轻便性与操纵灵敏性的要求，可显著地提高汽车的操纵性能。然而，这种转向器的关键零件-变速比齿扇却难以用普通切齿机床加工。目前，国内外加工变速比齿扇的设备，采用插齿机床，其原理是在普通插齿机基础上，将齿条做成梳齿刀，而将速比变化引起齿扇的附加运动叠加到定速比运动上，用凸轮控制或采用数控实现变速比。这类机床结构复杂，成本高、生产量小，难以满足众多转向器生产厂家的需求。

本发明的目的是，提供一种新颖的加工方法和结构独特的展成机构，它可以与普通机床如铣床、磨床、插床、滚床、拉床结合，即可方便、准确地加工出变速比齿扇的齿面。本发明具有结构简单、成本低、精度高等特点。

本发明的变速比齿扇齿面加工方法和展成机构，其齿面加工方法是在动力箱中将电机高速回转运动通过谐波减速器降速，再经过正弦机构将回转运动转换成拨叉的往复推动运动，当拨叉往复推动展成机构中的三角支架时，可带动动盘、夹具及工件一起沿定盘内腔型线做平面运动，实现变速比转动平移，完成工件相对于刀具展成运动。展成运动规律由定盘内腔型线确定。

本发明的变速比齿扇齿面加工方法和展成机构，其展成机构的特征是由动力箱、展成运动机构和夹具三部份组成，见附图1。动力箱中有电机、谐波减速器和正弦机构，电机〔1〕和谐波减速器〔2〕用螺栓连接，并固定在箱体〔3〕上，箱体〔3〕用螺钉固定在支座〔21〕上，箱体〔3〕前端面与垂直平面成α角，α角度要根据齿扇切削角的要求确定，转盘〔4〕通过键与减速器输出轴连接，转盘〔4〕上装有偏置螺母拨销〔5〕，螺母拨销〔5〕另一端插在十字滑盘〔6〕的滑槽中，螺母拨销可在滑槽中滑动，十字滑槽的右端通过螺钉与拨叉〔7〕固连，拨叉〔7〕装在支架〔20〕中，支架〔20〕上开有水平滑槽，拨叉〔7〕可水平滑动。展成机构由定盘、动盘、三角支架组成，定盘〔13〕用螺钉固定在箱体〔3〕上，定盘〔13〕的内腔形状是按照转向器变速比要求设计的型线，三角支架〔15〕装在定盘〔13〕内腔中，三角支架〔15〕左右两角各装有一个滚子〔22〕，顶角装有扇形板〔11〕，调节螺钉〔9〕和斜铁〔10〕装在扇形板和三角支架之间，是附图2，用来消除间隙使三角架与型线三点接触。端盖〔8〕左端插在拨叉〔7〕中，右端用螺钉固定在三角支架上，动盘〔14〕用螺钉固连在三角支架上，压环〔12〕用螺钉固定在动盘〔14〕上。夹具中，夹具体〔19〕由三角支架定位并通过螺钉固定在动盘〔14〕上，夹具体上装有V型铁〔16〕，夹紧螺杆〔17〕，钳口滑座〔18〕。

本发明变速比齿扇齿面加工方法和展成机构，加工齿扇所需展成运动规律由定盘型线完全确定，可以同时实现展成所需的变速比转动和平移;对不同参数的转向器，只需改变定盘内腔型线的形状和刀具参数，可以做成结构不同的展成装置，安装在不同的机床如铣床、磨床、插床、滚床、拉床工作台上完成齿扇各种方法的加工;还可以制成铣、磨、插、拉自动高效的变速比齿扇加工的专用机床。

下面结合具体实施例做一详细说明。

附图1所示为在普通卧式铣床上使用的展成装置，整个装置安装在铣床工作台上。其工作原理如下：电机〔1〕输出的高速转动经过谐波减速器〔2〕降速，它们固连在一起并经法兰〔23〕固定在箱体〔3〕上，输出轴通过键带动转盘〔4〕，通过偏置的螺母拨销〔5〕带动十字滑盘〔6〕，使与之固连的拨叉〔7〕在支架〔20〕的水平槽内往复移动，拨叉〔7〕推动固连在三角支架〔15〕端部的端盖〔8〕，从而推动三角支架。定盘〔13〕固定在箱体〔3〕上，后者又固定在底座〔21〕上。三角支架通过两个滚子〔22〕和一个扇形板〔11〕支承在定盘的型线上，并可调节螺钉〔9〕经斜铁〔10〕消除间隙，使三角支架与型线三点接触。三角支架与动盘〔14〕固连，夹具也由三角支架定位并固连在动盘上，夹具上的V型铁〔16〕用于定位夹紧工件。当拨叉推动三角支架时，三角支架则可带动动盘，夹具和工件一起在定盘型线上作平面运动，实现变速比转动和平移。该展成运动与机床运动无关，机床除刀具主运动外，还有工作台纵向进给运动，以完成齿扇全齿长的切削，切深由铣床升降工作台完成。箱体倾斜α，是按照齿扇切削角的要求设计的。

设某循环球式转向器，齿条参数见表1，齿扇参数见表2。