一种磁流体柔轮磨削装置的制作方法

本发明涉及齿轮磨削技术领域，特别涉及一种磁流体柔轮磨削装置。

背景技术：

齿轮作为机器的基础件，其制造质量可以反映一个时代机械制造的总体水平，机械传动的高速、高精度、高承载能力、低噪音和高可靠性发展趋势对齿轮制造精度提出了更高的要求，高精度齿轮有时需要采用磨齿工艺进行精加工。

本发明主要是基于以下因素而提出：

由于现有磨齿工艺限制，目前齿轮的磨削仍采用逐齿加工，磨削效率低，而且由于磨具尺寸限制，现有磨齿工艺无法磨削模数小于0.3mm的齿轮，因此，对于齿数多且模数小的齿轮，需要开发新型高效的磨齿加工工艺。

在发明人以前提出的利用磁流体对柔轮进行研磨的装置(邓曼，辛洪兵等.一种利用磁流体对柔轮进行磨齿的方法.科技创新与应用，2016(6)：48)中，存在以下问题：1)易变形的薄壁构件柔轮内部没有保持其圆柱形的芯体，在磨削加工中，薄壁柔轮变形将导致加工的齿圈和齿形畸变。2)由于机构运动规律限制，曲柄滑块机构使磁铁梯度磁场形成的柔性磨头与柔轮的相对切削运动速度不恒定，齿面磨削加工质量不均匀。3)在加工过程中，密封壳体内的磁流体不能得到更新，变钝的磨料和切屑无法排出。

本发明提出的磁流体齿轮磨齿装置中，在薄壁柔轮内部安装了保持其圆柱形的柱体，用磁场控制装置替代曲柄滑块机构产生柔性磨头和齿圈的相对运动，控制切削运动速度保持恒定，采用流体控制系统更新密封壳体内的磁流体，克服了以前方案的缺陷。

技术实现要素：

本发明采用以下技术方案：

本发明利用磁流体既具有固体磁性又具有液体流动性的性质，把加有磨料的磁流体输入到旋转的齿轮齿槽内，在梯度磁场的作用下，齿槽内加有磨料的磁流体在梯度磁场作用区形成软固性深入柔轮或刚轮齿槽的柔性磨头，通过控制磁场，使柔性磨头与齿轮齿圈产生相对运动，在柔性磨头附近磨料的作用下，齿轮齿圈得到磨削加工。

把被磨削齿轮装入壳体中，驱动装置驱动被磨削齿轮旋转，流体控制系统通过输入管道将含有磨料的磁流体输入齿轮齿槽内，在齿轮圆周方向多个工位均分布磁场发生装置，在磁场控制装置作用下，每个工位在梯度磁场中产生的柔性磨头与齿槽产生相对运动，从而达到磨齿的目的。流体控制系统控制含有磨料的磁流体的输入输出，磨下的废屑及时排走，由于被磨齿轮圆周方向上分布多个磁场发生装置，因此本发明提出的技术方案可以提高齿轮磨削效率，并且由于工作介质为含磨料的流体，本发明可用于砂轮无法进入齿槽的小模数齿轮磨齿。

本发明的有益效果：

本发明提出的磁流体齿轮磨齿装置，用磁场控制装置替代曲柄滑块机构产生柔性磨头和齿圈的相对运动，控制切削运动速度保持恒定，采用流体控制系统更新密封壳体内的磁流体，由于磨料尺寸微小，可对模数大于磨料尺寸的齿轮进行磨削，特别是对齿轮较多的小模数齿轮，提高了生产效率。

附图说明

图1是磁流体齿轮磨削装置，图中，1-驱动装置，2-驱动装置支架，3-键，4-轴承套筒，5-轴承，6-壳体，6a-上开孔，6b-下开孔，7-磁场控制装置，8-密封圈，9-输入管道，10-定位件，11-流体控制系统，12-定位件支架，13-柱体，14-输出管道，15-螺钉，16-柔轮，17-键槽法兰，18-键，19-齿轮支架，20-传动装置，21-机座。

图2是磁场发生装置，图中，22-磁铁，23-磁铁盒，24-磁铁架，25-磁铁架滑槽。

具体实施方式

如图1所示，键槽法兰17通过键18与传动装置20相连，柔轮16与键槽法兰17用螺栓连接，密封圈8套在柔轮16的齿圈齿根两侧，柱体13装入柔轮16的内部，且通过螺钉15与传动装置20相连，定位件10顶住柱体13，定位件10与定位件支架12相连，定位件支架12可在机座21上滑动定位后与机座21固定，壳体6同轴套在柔轮16外，壳体6顶部有上开孔6a，底部有下开孔6b，齿轮支架19通过螺钉固定在机座21上，轴承5安装在传动装置20上，轴承套筒4安装在轴承5上，壳体6、齿轮支架19与轴承套筒4用螺栓连接在一起，驱动装置1通过键3与传动装置20相连，且驱动装置1用螺栓与驱动装置支架2相连，驱动装置支架2用螺钉固定在机座21上，流体控制系统11固定在机座21上，输入管道9与上开孔6a以及流体控制系统11相连，输出管道14与下开孔6b及流体控制系统11相连，定位件10、柱体13、传动装置20以及壳体6同轴。

如图2所示，磁铁架滑槽25固定在机座21上，磁铁架24安装在磁铁架滑槽25上，磁铁盒23与磁铁架24相连，磁铁22装在磁盒23中。

本发明的工作原理为：

将磁铁架24移至柔轮16的齿圈上方，启动流体控制系统11，使含有磨料的磁流体通过输入管道9注入柔轮16的齿槽内，磁场控制装置7控制磁铁22产生梯度磁场，柔轮16齿槽内含磨料磁流体在梯度磁场作用下产生柔性磨头，磁场控制装置7控制磁铁22沿柔轮16齿廓产生梯度磁场，进而控制柔性磨头沿着柔轮16的齿廓运动，在柔性磨头周围磨料的作用下，实现对柔轮16齿廓的磨削加工，同时，驱动装置1通过传动装置20，驱动柔轮16转动，可对柔轮16的整个齿圈进行磨削加工，柔轮16可以正转反转交替进行，在磨削过程中，输出管道14将含有磨料及废屑的磁流体排除，过滤后又从输入管道9输入，实现磁流体和磨料更新。

可以在柔轮16的圆周方向布置k个磁铁22，k可取1至20的自然数，在磁场控制装置7控制下，构成k个磨削加工工位，提高磨削效率，图2所示为k＝3，磁铁22间隔120°布置。

技术特征：

技术总结
本发明提出一种磁流体柔轮磨削装置，在薄壁柔轮内部安装了保持其圆柱形的柱体，用磁场控制装置产生沿齿廓运动的梯度磁场，控制切削运动速度保持恒定，采用流体控制系统更新密封壳体内的磁流体，对谐波齿轮等齿数较多的小模数齿轮，提高了生产效率和加工质量。

技术研发人员：辛洪兵;邓曼;郎诗慧;侯雪琪;王玉彬;陈文殊;李彬
受保护的技术使用者：北京工商大学
技术研发日：2017.04.01
技术公布日：2017.08.04