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专利号: 2014107821269
申请人: 中北大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 机床;其他类目中不包括的金属加工
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种齿轮超声精密滚齿装置,其特征是:由齿轮工件回转及超声振动复合主轴系统,外支撑固定系统和超声波电源换向系统三部分组成,所述的齿轮工件回转及超声振动复合主轴系统包括齿轮工件回转主轴(1)、柱形换能器(2)、传振芯轴(3)、变幅芯轴(5)和齿轮工件(6),在齿轮工件回转主轴(1)外表面的中部由上到下依次设有轴承定位台阶(101),两个橡胶绝缘套安装槽(102),在齿轮工件回转主轴(1)的中下部开设有四个散热孔(103),在传振芯轴(3)的顶部中间设有凹槽(301),在传振芯轴(3)外表面的中上部设有夹持平面(302),在传振芯轴(3)外表面的中上部位于夹持平面(302)的下方设有法兰(303),在法兰(303)的下方设有轴向定位凸台(304),变幅芯轴(5)的顶部中间设有中心孔(501),在变幅芯轴(5)的中部设有装夹平面(502),在变幅芯轴(5)的中下部设有导向定位凸台(503);传振芯轴(3)插入齿轮工件回转主轴(1)内部且法兰(303)通过螺钉固定组件(4)固定在齿轮工件回转主轴(1)的顶端,螺钉固定组件(4)沿圆周每60°度均布安装,柱形换能器(2)位于齿轮工件回转主轴(1)内与散热孔(103)等高处并通过精密细牙螺纹连接在传振芯轴(3)的下端,传振芯轴(3)的上端通过精密细牙螺纹与变幅芯轴(5)的下端相连接,并保证导向定位凸台(503)与凹槽(301)紧密配合,变幅芯轴(5)的上端通过螺母固定组件(7)与齿轮工件(6)相连接;

所述的外支撑固定系统包括外支撑固定架(16)、超精密高速角接触球轴承(11)、毡圈油封(8)和法兰端盖(9),超精密高速角接触球轴承(11)的内圈安装在齿轮工件回转主轴(1)的轴承定位台阶(101)上,超精密高速角接触球轴承(11)的外圈安装在外支撑固定架(16)的内圆柱面定位台阶上,法兰端盖(9)通过螺钉(10)固定在外支撑固定架(16)的上端面上,毡圈油封(8)安装在法兰端盖(9)与齿轮工件回转主轴(1)之间;

所述的超声波电源换向系统包括超声波发生器(17)、两个导电铜环(12)、两个石墨电刷(13)、两个橡胶绝缘套(14)和绝缘导线(15),超声波发生器(17)放在外支撑固定架(16)的上表面,两个橡胶绝缘套(14)分别安装在齿轮工件回转主轴(1)的两个橡胶绝缘套安装槽(102)内,两个导电铜环(12)分别安装在两个橡胶绝缘套(14)的环形槽内,两个石墨电刷(13)分别穿过外支撑固定架(16)且石墨电刷(13)的接触内圆柱面与导电铜环(12)的外圆柱面保持有力均匀接触;超声波发生器(17)的电源线与石墨电刷(13)的外端相连,绝缘导线(15)一端与导电铜环(12)相连,绝缘导线(15)的另一端与柱形换能器(2)的接线柱相连。

2.根据权利要求1所述的一种齿轮超声精密滚齿装置,其特征是:所述齿轮工件(6)可以为薄圆盘齿轮工件、中厚圆盘齿轮工件或者短粗圆柱齿轮工件。

3.权利要求1所述齿轮超声精密滚齿装置的应用,其特征是:将齿轮工件回转主轴(1)底部的轴端法兰(104)通过螺栓螺母垫片固定组件安装在滚齿机工作台(19)上的回转圆盘(20)的T型槽内,螺栓螺母垫片固定组件沿圆周每120°均布安装,外支撑固定架(16)通过螺栓螺母垫片固定组件固定在滚齿机工作台(19)的T型槽内,通过向滚齿机控制面板(21)内输入指令以控制滑动支撑架(30)在小立柱滑轨(29)上滑动,使支撑架(30)的顶尖顶在变幅芯轴(5)的上端面中心孔(501)内,连接横梁(27)将立柱(22)和小立柱(29)相连接,再通过向控制面板(21)内输入指令,控制齿轮滚刀刀塔(23)在立柱滑轨(26)上移动以调整齿轮滚刀(25)的位置,实现与齿轮工件(6)对正;通过床身(18)上的分度蜗杆副(32)调整滚齿机使齿轮滚刀(25)与齿轮工件(6)转速比等于齿轮工件(6)齿数与齿轮滚刀(25)头数之比;通过床身(18)上的滑轨(31)驱动立柱(22)实现进给径向进给运动,通过立柱(22)上的立柱滑轨(26)驱动齿轮滚刀刀塔(23)实现进给轴向进给运动;齿轮滚刀(25)与齿轮工件(6)的啮合切削运动符合螺旋齿轮啮合原理,两者完成交错轴渐开线圆柱齿轮的啮合切削运动,实现齿轮超声精密滚齿加工。

4.根据权利要求3所述的齿轮超声精密滚齿装置的应用,其特征是:所述齿轮工件(6)可以为薄圆盘齿轮工件、中厚圆盘齿轮工件或者短粗圆柱齿轮工件,所述薄圆盘齿轮工件、中厚圆盘齿轮工件或者短粗圆柱齿轮工件(6)超声振动方式和齿轮滚刀(25)具体进给方法如下:薄圆盘齿轮工件(6)超声精密滚齿加工时,齿轮工件(6)在完成分度旋转的同时做

20kHz频率的径向超声振动,齿轮滚刀(25)径向进给;中厚圆盘齿轮工件(6)超声精密滚齿加工时,齿轮工件(6)在完成分度旋转的同时做20kHz频率的节圆型横向弯曲超声振动,齿轮滚刀(25)径向-轴向组合进给;短粗圆柱齿轮工件(6)超声精密滚齿加工时,齿轮工件(6)在完成分度旋转的同时做20kHz频率的纵向超声振动,齿轮滚刀(25)轴向分段进给。