液压驱动稳压齿轮齿面滚压刀具的制作方法

本发明涉及液压驱动稳压齿轮齿面滚压刀具。

背景技术：

高性能一直是重载齿轮追求的目标，主要以高功率密度、长寿命、平稳低噪为主要评价指标。高性能齿轮应具有优异的高温服役性能、高承载能力、高抗疲劳性能，以及具有可靠的恶劣工况适应性。高性能齿轮在工作时需要承受极大负载，因此重载齿轮齿面要具有高强度，高耐磨性的特点。本项目拟通过对重载齿轮齿面进行滚压加工进而提高，实现重载齿轮表面性能的提升，提高齿面接触疲劳强度和功率传输效率，并延长重载齿轮服役寿命，降低振动和噪声。

据调查发现传统滚压主要分为平面类零件加工和圆柱面类零件加工。目前平面类零件滚压加工主要是将滚压刀头装夹在机床的主轴上，通过滚压刀头的旋转运动和工件在加工平面内的进给运动来实现。这种传统滚压刀具对存在重载齿轮齿面进行加工时，存在极大的局限性。有调查可知，传统刀具不适于加工齿面等不平整面的原因是面的不平整性导致刀具刀头滚珠与被加工表面得不到充分的接触，会造成被加工表面加工不均匀以及表面光洁度被破坏的现象，并且部分区域会出现滚压轨迹密集的现象，这会导致在该区域出现热变形，从而导致滚压加工的失败。并且加工齿面时的工作空间极其狭小，传统依靠主轴旋转带动刀具转动工作的滚压装置存在着极大的局限性，不能被用于滚压重载齿轮齿面。

技术实现要素：

为了解决传统滚压刀具对于不平整平面的不适合性，以及解决齿轮齿面强化加工的不足，本发明提供一种能对齿轮负载面进行滚压加工的液压驱动稳压齿轮齿面滚压刀具。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种液压驱动稳压齿轮齿面滚压刀具，包括加工装置和驱动装置，所述加工装置包括传动轴和工作刀头，所述传动轴的下端通过安装架安装有工作刀头，所述驱动装置通过夹具与机械臂连接，所述驱动装置包括缸盖、第一推力球轴承、固定螺母、旋转扇叶、第二推力球轴承、缸体、第一密封圈和第二密封圈，所述缸盖位于缸体上并与缸体固定连接，所述缸体内设有环形凸台，所述环形凸台将缸体分成上下两个油腔，所述旋转扇叶位于缸体的上油腔内，所述传动轴的上端自下而上依次穿过缸体的底部、环形凸台与旋转扇叶的下端固定连接，所述旋转扇叶的上端通过第一推力球轴承可旋转的安装在缸盖的底部上，所述传动轴与缸体底部之间设有第二密封圈密封，所述传动轴与环形凸台之间设有第一密封圈，所述环形凸台与旋转扇叶之间设有第二推力球轴承，所述第二推力球轴承安装在传动轴上；

所述工作刀头包括两个以上的刀头组件，所述传动轴上的安装架上设有与刀头组件数目相同的安装槽，每个刀头组件均包括安装块、固定架和球形滚珠，所述安装块的底部设有球形凹槽，所述球形滚珠通过固定架安装在所述球形凹槽内，所述固定架上设有用于用于球形滚珠露头的圆孔，所述安装槽的内壁上设有限位凸起，所述安装块的上部设有环形凹槽，所述安装块安装在相应安装槽内且限位凸起位于环形凹槽内，所述环形凹槽与安装槽之间设有第三密封圈；

所述缸体上设有两个进油口和一个出油口，两个进油口分别位于出油口的上下两侧，分别为上进油口和下进油口，所述环形凸台内设有半环形出油通道，所述上进油口、出油口分别与缸体的上油腔连通，缸体的上油腔通过缸体侧壁上的出油通道与半环形出油通道的进口连通，半环形出油通道的出口通过出油管与出油口连通；

所述传动轴上设有液压油输送通道，所述安装架内还设有空腔，所述下进油口与缸体的下油腔连通，缸体的下油腔通过液压油输送通道与安装架的空腔连通，所述安装架的空腔与安装槽连通。

进一步，所述旋转扇叶的下端与传动轴通过键连接，同时用固定螺母将旋转扇叶与传动轴进行整体固定。

再进一步，所述刀头组件设置有三个，所述安装架上的安装槽也设置有三个，一个刀头组件对应一个安装槽安装，三个刀头组件均布在传动轴的一周且其上的球形滚珠均向传动轴聚拢布置。

本发明技术构思为：能够对重载齿轮齿面等不平整面进行滚压加工的目的。

从传统刀具的缺点出发，设计了一种模块化的工作刀头。工作刀头的安装块上布置凹槽，可以使工作刀头在工作时可以在传动轴的安装槽内来回移动。这种布置使得球形滚珠与被加工表面充分接触，这可使得工作刀头在滚压齿轮齿面时，每一个球形滚珠都能与被加工表面有着充分的接触，不会出现加工不均匀现象。

为解决传统刀具对被加工表面的位置和工作空间大小有着严格的要求，只能加工被固定在规定位置上和依靠主轴旋转才能对其进行加工的问题。本发明对刀具的驱动装置进行了重新的设计，所述驱动装置的进出油口处的轴被设计成安装于机械臂上进行工作，可以对于不同空间位置的各种齿面进行加工。并且不再由机床主轴带动刀具转动，而是由驱动装置中的电机来带动滚压刀具旋转，从而进行正常工作。

刀具中的驱动装置采用液压缸驱动整个装置工作，能够达成恒力加工的目的，从而使滚压加工在被加工表面更平稳的进行。

本发明的有益效果主要表现在：能对空间中不同位置的工件进行滚压加工；能对表面不平整的齿轮齿面进行滚压加工；能根据对加工表面进行恒力加工，使其能在工件表面平稳的工作；将工作刀头制成模块化装置，可以根据实际加工情况，适当增加或减少所述刀具中工作刀头头的数量，使该刀具能适合多种不同的工况。

附图说明

图1是液压驱动齿面的剖视图。

图2是图1中a-a剖视图。

图3是工作压头的剖视图。

图4是装置在工件表面加工示意图。

图5是装置刀头的俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步描述。

参照图1～图5，一种液压驱动稳压齿轮齿面滚压刀具，包括加工装置和驱动装置，所述加工装置包括传动轴13和工作刀头，所述传动轴13的下端通过安装架安装有工作刀头，所述驱动装置通过夹具与机械臂连接，所述驱动装置包括缸盖4、第一推力球轴承、固定螺母6、旋转扇叶7、第二推力球轴承、缸体8、第一密封圈11和第二密封圈12，所述缸盖4位于缸体8上并与缸体8固定连接，所述缸体8内设有环形凸台，所述环形凸台将缸体8分成上下两个油腔，所述旋转扇叶7位于缸体的上油腔内，所述传动轴13的上端自下而上依次穿过缸体8的底部、环形凸台与旋转扇叶7的下端固定连接，所述旋转扇叶7的上端通过第一推力球轴承可旋转的安装在缸盖4的底部上，所述传动轴13与缸体8底部之间设有第二密封圈12密封，所述传动轴13与环形凸台之间设有第一密封圈11，所述环形凸台与旋转扇叶7之间设有第二推力球轴承，所述第二推力球轴承安装在传动轴13上；

所述工作刀头包括两个以上的刀头组件，所述传动轴13上的安装架上设有与刀头组件数目相同的安装槽，每个刀头组件均包括安装块1、固定架2和球形滚珠3，所述安装块1的底部设有球形凹槽，所述球形滚珠3通过固定架安装在所述球形凹槽内，所述固定架2上设有用于用于球形滚珠3露头的圆孔，所述安装槽的内壁上设有限位凸起，所述安装块1的上部设有环形凹槽，所述安装块1安装在相应安装槽内且限位凸起位于环形凹槽内，所述环形凹槽与安装槽之间设有第三密封圈14；

所述缸体8上设有两个进油口和一个出油口，两个进油口分别位于出油口的上下两侧，分别为上进油口和下进油口13，所述环形凸台内设有半环形出油通道，所述上进油口、出油口分别与缸体8的上油腔连通，缸体8的上油腔通过缸体8侧壁上的出油通道与半环形出油通道的进口连通，半环形出油通道的出口通过出油管9与出油口连通；

所述传动轴13上设有液压油输送通道，所述安装架内还设有空腔，所述下进油口13与缸体8的下油腔连通，缸体8的下油腔通过液压油输送通道与安装架的空腔连通，所述安装架的空腔与安装槽连通。缸体下油腔内的液压油，通过给予一定油液压力，来达到控制刀头与被加工件表面之间压力的作用。

进一步，所述旋转扇叶7的下端与传动轴13通过键连接，同时用固定螺母6将旋转扇叶7与传动轴13进行整体固定。

再进一步，所述刀头组件15设置有三个，所述安装架上的安装槽也设置有三个，一个刀头组件对应一个安装槽安装，三个刀头组件均布在传动轴13的一周且其上的球形滚珠均向传动轴聚拢布置。

本实施例中，在两个进油口处分别设有一根与液压油供给装置连接的进油管，缸体侧壁上的出油通道为预埋的出油管道，半环形出油通道也是预埋在环形凸台内的出油管道，与半环形出油通道连接的出油管经过上油腔从出油口伸出；传动轴上的液压油输送通道为预埋的油管道；推力球轴承5包括第一推力球轴承和第二推力球轴承；

旋转扇叶上下两端分别设有用于连接的圆形平台，第一推力球轴承的座圈和旋转扇叶上方圆形平台连接，轴圈和缸盖连接，与下方的第二推力球轴承一起起到固定旋转扇叶的作用。

所述工作刀头自上而下的布置为安装块1、固定架2以及球形滚珠3。

整个驱动装置通过旋转扇叶7将油液的液压能转化成动能，再者旋转扇叶7与加工装置中的传动轴13通过键联接，将旋转扇叶7的动能传递给加工装置。相应得安装路线为：将加工装置中的传动轴13装入缸体8下方的两个轴孔中，中间使用密封圈11、12密封。下一步在加工装置的传动轴13的上端装入第二推力球轴承，再与旋转扇叶7通过键联接，再装上固定螺母6进行固定，最后安装缸盖4，缸盖4与旋转扇叶7间装入第一推力球轴承，缸盖4与缸体8间通过焊接联接。所述驱动装置的进出油口处的轴10被设计成安装于机械臂上进行工作，所述驱动装置中缸体8的进油口进油，油液的液压能驱动旋转扇叶7转动，从而通过键带动传动轴13转动，从而实现加工装置进行正常工作。旋转扇叶7设计成上窄下宽，可以通过油液将旋转扇叶7向下压紧。该驱动装置使用液压能驱动，使整个刀具在工作时能实现恒力加工。所述重载齿轮齿面加工时，工作空间狭小，通过液压实现刀具转动，而不是主轴，可以使整个装置缩小，从而能进入狭小的空间，实现对齿面进行加工。

将刀头组件15装入传动轴13的安装槽中，在刀头组件与安装槽之间装入第三密封圈14，防止油液漏，传动轴13上安装槽处的限位凸起可以防止工作刀头在高压油液作用下脱离安装槽，并且可以使工作刀头在工作时可以在传动轴13的安装槽内来回移动。这种布置使得球形滚珠3与被加工表面充分接触，这可使得工作刀头在滚压齿轮齿面时，每一个球形滚珠3都能与被加工表面有着充分的接触，不会出现加工不均匀现象。而且在本发明中，所述工作刀头作为模块化原件，可以根据实际加工情况，适当增加或减少刀头组件的数量，使该刀具能适合多种不同的工况。