专利名称：内齿数控成形磨齿专用磨头的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种齿轮加工设备，具体是指一种内齿数控成形磨齿专用磨头。
背景技术：
盘形砂轮成形磨齿技术是齿轮及齿形工件精加工，尤其是高硬度、高精度齿轮精加工的一种重要技术。数控成形磨齿工艺可加工任意齿形，任意安装角的齿轮及齿形工件，是目前成形磨齿技术的发展方向。
目前的国产数控成形磨削机床只能磨削外齿，如我国秦川机床集团有限公司生产的YK7332A成形磨齿机和重庆机床厂生产的YK7320六轴数控成形磨齿机等，代表了国内数控成形磨齿设备的先进技术，满足了数控成形磨齿技术的需要。但上述设备均不具有内齿磨削功能。
进口数控成形磨齿设备在附加专用内齿磨削附件后可磨削内齿，如德国Hfler(霍夫勒)公司生产的RAPID900型数控成形磨齿机和意大利SAMPUTENSILI(桑普坦斯利)公司生产的S250G万能型数控成形磨齿机。但上述设备的砂轮相对刀杆的安装角度不可调整，其内齿磨削附件砂轮动力由皮带传递至砂轮，砂轮与刀杆间为固定角度安装，磨削斜齿时，通过调整刀杆与工件回转轴间的角度形成砂轮安装角。这种结构的磨头不能磨削深度较大或结构特殊的工件，尤其不能适应齿轮模具的加工要求。此外，专用数控成形磨齿设备，尤其是进口设备价格昂贵，难以广泛推广。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足之处，提供一种可用于内齿数控成形磨削的专用磨头，该磨头结构紧凑，能将砂轮送入深度较大的内齿圈，以足够的刚度支承砂轮相对工件轴线以特定的安装角度精密回转，并对砂轮提供功率足够的磨削动力。
本发明目的通过下述技术方案实现专用磨头由刀杆、砂轮安装角调整机构、砂轮支承机构和动力传递机构所组成，其特征在于砂轮安装角调整机构由刀杆下部弧面和砂轮支架上部弧面相配合构成；动力传递机构由弹簧软轴和锥齿轮组组成，弹簧软轴与主动锥齿轮连接，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合，被动锥齿轮固定在砂轮轴上。
所述刀杆为圆柱形，设有与数控机床主轴定位机构相应的定位键槽。
所述刀杆下部弧形表面和砂轮支架上部弧形表面半径相等并互相配合，两弧形表面回转轴均通过砂轮中心。
所述弹簧软轴与主动锥齿轮之间为键配合。
本发明的原理是，砂轮支架与刀杆间通过弧面配合定位，砂轮支架以弧面为支撑相对刀杆滑动时，砂轮绕安装角调整轴转动，形成安装角。安装角可根据需要调整至任意值后锁定。主轴驱动电机动力通过弹簧软轴传递至锥齿轮，弹簧软轴可任意弯曲，因此可随磨头进入齿圈内部，不会与工件发生干涉。软轴转动通过锥齿轮传递至砂轮轴，保证砂轮转速达到磨削要求。
本发明与现有技术相比具有以下突出的优点(1)本发明的刀杆可与通用数控设备配合安装，降低数控成形磨齿设备成本。
(2)本发明适用范围较宽，砂轮安装角可任意调整，适用于各种螺旋角的斜齿轮，且可磨削刀杆长度可及范围内任意齿宽的工件，刀杆与工件不会发生干涉，尤其适用于磨削齿轮模具等齿圈长径比较大的工件。
(3)本发明的电机与磨头间没有刚性连接，降低了磨头负荷，减少了由于机床刚性不足及电机运行振动造成的磨削误差，提高了磨齿精度。
(4)本发明砂轮支架与刀杆间采用弧面配合定位，其弧面连接接触面积较大，刚度较高，保证了磨头刚性及砂轮安装角的稳定。
图1为内齿数控成形磨齿专用磨头的结构示意图。
图2为内齿数控成形磨齿专用磨头的主剖面结构图。
图3为内齿数控成形磨齿专用磨头的装配示意图。
图4为内齿数控成形磨齿专用磨头的工作状态示意图。
具体实施例方式
下面结合实施例及附图进一步详细描述本发明，图1～图4所示为本发明的具体实施结构，但本发明实施方式不仅限于此。
由图1、2可见，专用磨头由刀杆、砂轮支承机构、砂轮安装角调整机构和动力传递机构组成。
砂轮支承机构由成形砂轮12，砂轮支架16，砂轮轴组件砂轮轴11、砂轮夹紧螺母13、一对精密轴承10、14、一对螺纹端盖9、15及护罩2组成，其联接关系如下成形砂轮12由砂轮夹紧螺母13通过螺纹固定在砂轮轴11上。砂轮轴11通过一对精密轴承10、14支承在砂轮支架16上，砂轮12沿轴向的固定和位置微调由一对螺纹端盖9、15实现。砂轮轴11一端通过半圆键固定有从动锥齿轮8。为保证加工安全，砂轮外有护罩2。以上各部分支持砂轮的回转主运动，保证其回转精度及位置精度。
砂轮安装角调整机构由刀杆18下部的凸缘和定位键、砂轮支架16上部的圆弧面和T形槽以及紧固螺钉17组成。砂轮支架16上部为弧形表面，弧形表面回转轴通过砂轮12中心。刀杆18下部凸缘也具有弧形表面，与砂轮支架16上部的弧形表面半径相等并互相配合。凸缘下方的矩形定位键与砂轮支架16上部的定位槽配合，同时通过两组螺栓17紧固在T形槽内。刀杆18和砂轮支架16间以圆弧面为定位，相对滑动可调整砂轮安装角，调整完毕后用螺栓17紧固，保证砂轮与刀杆间的相对位置和安装角度。砂轮支承机构通过砂轮安装角调整机构与刀杆18连接。
动力传递机构由弹簧软轴1、锥齿轮支架3、紧固螺钉4、轴承5、锥齿轮轴6、主动锥齿轮7和从动锥齿轮8组成。弹簧软轴1的轴端设有平键，与锥齿轮轴6上端孔内键槽配合，传递转动。锥齿轮轴6通过轴承5支承在锥齿轮支架3内转动。锥齿轮支架3以四组螺钉4紧固在砂轮支架16侧面。主动锥齿轮7套接在锥齿轮轴6下端，通过端键传递转动。电机动力通过弹簧软轴1及锥齿轮组7、8传递至砂轮轴。
图3所示为安装角调整为0°时的磨头装配状态。
图4所示为所述磨头安装在数控机床上的工作状态。磨头22通过刀杆18安装在通用数控机床19的主轴20孔内。刀杆18为圆柱形，设有与数控机床主轴定位机构相应的定位键槽，可固定安装在通用数控机床主轴孔内，并由机床数控系统带动进行磨削运动。
调整好安装角后，砂轮廓形利用数控修整器21修出。工件24夹持在数控回转工作台23上。磨齿时，磨头在工件齿圈内沿垂直方向进给的同时，工件在数控回转工作台的带动下作相应回转运动，形成螺旋齿槽。磨削完一个齿后，磨头退回，工件做数控分度运动后磨削下一个齿，直到完成整个内齿轮的磨削工作。
经试验验证，本实施例结构紧凑，刚度高，安装角调整方便，运行平稳，磨削精度达到要求，可用于内齿数控成形磨齿加工。
权利要求
1.一种内齿数控成形磨齿专用磨头，由刀杆、砂轮安装角调整机构、砂轮支承机构和动力传递机构所组成，其特征在于砂轮安装角调整机构由刀杆下部弧面和砂轮支架上部弧面相配合构成；动力传递机构由弹簧软轴和锥齿轮组组成，弹簧软轴与主动锥齿轮连接，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合，被动锥齿轮固定在砂轮轴上。
2.根据权利要求1所述的内齿数控成形磨齿专用磨头，其特征在于所述刀杆为圆柱形，设有与数控机床主轴定位机构相应的定位键槽。
3.根据权利要求1所述的内齿数控成形磨齿专用磨头，其特征在于所述刀杆下部弧形表面和砂轮支架上部弧形表面半径相等并互相配合，两弧形表面回转轴均通过砂轮中心。
4.根据权利要求1所述的内齿数控成形磨齿专用磨头，其特征在于所述弹簧软轴与主动锥齿轮之间为键配合。
全文摘要
本发明涉及齿轮加工设备，具体是指一种内齿数控成形磨齿专用磨头。它由刀杆、砂轮安装角调整机构、砂轮支承机构和动力传递机构所组成。砂轮安装角调整机构由刀杆下部弧面和砂轮支架上部弧面相配合构成，刀杆和砂轮支架间以圆弧面为定位，相对滑动可调整砂轮安装角；动力传递机构由弹簧软轴和锥齿轮组组成，弹簧软轴与主动锥齿轮连接，主动锥齿轮与被动锥齿轮啮合，被动锥齿轮固定在砂轮轴上。本发明的刀杆可与通用数控设备配合安装，降低了数控成形磨齿设备成本；其砂轮安装角可任意调整，适用范围较宽，可磨削刀杆长度可及范围内任意齿宽的工件，尤其适于磨削齿轮模具等齿圈长径比较大的工件；采用本发明磨削误差小，磨齿精度高，且运行平稳。
文档编号B23F21/00GK1672846SQ20051003403
公开日2005年9月28日 申请日期2005年4月8日 优先权日2005年4月8日
发明者李元元, 周玉山, 邵明 申请人:华南理工大学