[发明专利]高速间歇分度装置及其在齿轮飞刀圆弧倒角中的应用

说明书

技术领域

本发明属于齿轮加工领域，具体涉及一种分度装置及其在齿轮飞刀圆弧倒角中的应用，本发明可以简便地实现任意分度角的调整，实现快速地齿轮飞刀圆弧倒角。

背景技术

齿轮倒角技术主要应用在汽车工业、军事工业、工程机械制造、制造装备加工等诸多关键领域，该技术对我国国民经济的发展有着十分重要的影响。据权威部门统计，2010年我国汽车产销量双突破1800万辆，在汽车中有着十分关键的作用变速箱部件就需要经过端面加工的齿轮。高频间歇运动及精确分度装置，对齿轮倒角机床的发展有着十分重要的作用。高速齿轮倒角技术的实现有较大难度，传统设备的加工效率及精度无法满足当前工业发展的要求。

目前，国内有四、五家企业开发生产齿轮倒角机。国内的齿轮倒角设备普遍存在着加工效率低、参数调整复杂等问题。天津大学刘仁龙在其2006年1月公开的硕士学位论文《齿轮倒角加工建模分析及仿真系统开发》中介绍了一种天津某机床厂生产的卧式数控倒角机，该型号的齿轮倒角机属YH系列的4轴数控卧式齿轮倒角机，这种机床结构相当复杂，共有15个轴，四个数控轴分别为：工件箱的进退移动；工件主轴的间歇分度；两个刀具主轴的往复切削移动。所谓卧式布局是指两个刀具主轴在水平面内，均可独立做前后和左右移动调整；在水平面内和垂直面内还均可单独回转调整，因此可在齿轮端面上进行各种倒角。这种设备的缺点是结构复杂、轴多且调整困难；一齿切削完毕，刀轴让刀、工件分度并开始下一次切削，致使加工效率低下。

目前齿轮倒角设备的工件分度系统多采用伺服电机结合齿轮机构带动的方式，由于伺服电机性能的限制，这种分度系统无法达到高速高频启停。

目前的齿轮圆弧倒角大都采用现有倒尖角设备结合成型刀具进行圆弧角的加工，这种方法下的刀具设计困难、且一种道具只能针对一种齿轮圆弧角进行针对性设计、加工，费用较高。具体步骤为：机床为刀具进给，一齿倒角切削完毕，刀轴或工件让刀，然后工件分度；工件分度完成后，才能开始下一齿的倒角切削。

现有的齿轮倒角方法还有如下的缺点。

1.加工效率低下

目前国内生产的齿轮倒角机床均为间歇逐齿加工，加工效率低下。其加工过程为采用两把端铣刀或四棱刀，同时对被加工齿轮中心对称的两侧齿进行倒角。机床为刀具进给，一齿倒角切削完毕，刀轴或工件让刀，然后工件分度；工件分度完成后，才能开始下一齿的倒角切削。这种方式下，工件每齿倒角都必须进行让刀及分度动作，尤其是让刀动作异常缓慢，造成倒角加工的辅助时间很长，与基本切削时间几乎相等，致使加工效率低下。

2.加工参数调整困难

基于现有倒角方法的倒角机比一般机床的机械结构及控制要复杂的多，其制造成本较高。一般来说，倒角机刀具调整工作都是由专门的调整工，靠经验反复试凑来完成：调整工将机床刀具调整到一定的位姿，随后对工件进行试切，然后检测加工出的倒角参数，如果不满足加工要求，则改变调整参数再重复上述工作，整个试凑过程带有盲目性且缺乏效率，导致调整倒角机时间过长，大大影响了生产效率，成为生产中的一大瓶颈。

发明内容

针对目前存在的问题，本发明的目的在于提出一种高速间歇分度装置，采用曲柄滑块机构和液压系统，解决齿轮倒角中工件高速间歇分度问题。本发明还提出一种应用上述分度装置进行齿轮飞刀圆弧倒角的方法，解决现有齿轮倒角方法加工效率低下的问题。

为实现本发明的第一目的所采用的具体技术方案为：

一种高速间歇分度装置，包括曲柄滑块机构、液压系统、同步齿形带和齿轮机构，所述液压系统包括柱塞泵和柱塞缸，该柱塞泵和柱塞缸通过单向阀连接，同步齿形带和齿轮机构包括同步齿形带和与其啮合的齿轮，该同步齿形带与柱塞缸活塞连接。

动力通过所述曲柄滑块机构转化为所述柱塞泵活塞的往复运动，并进一步转化为柱塞缸活塞的间歇运动，并通过所述单向阀向柱塞缸油腔间歇地压入一定量的油液，进而推动所述柱塞缸活塞实现间歇运动，带动同步齿形带运动，从而齿轮间歇转动，即实现对固设在齿轮上的工件的分度。

其中，所述曲柄滑块机构包括连杆、曲柄和主动轴。所述曲柄与主动轴连接，工件伺服电机的动力驱动主动轴旋转，带动曲柄转动，通过连杆推动柱塞泵的活塞往复运动。

所述曲柄滑块机构的曲柄长度可以根据加工要求进行变化，从而实现对分度角度的调整。曲柄回转速度决定了活塞泵往复运动的频率，也决定了同步齿形带的间歇运动速度及所述齿轮的间歇回转运动的频率。亦即调整曲柄的转速，即可调整工件间歇分度的频率。