多功能剐齿加工装置及其作业方法与流程

本发明涉及齿轮加工技术领域，具体的说，涉及一种多功能剐齿加工装置及其作业方法。

背景技术：

现有的剐齿装置较少，功能单一，并且都是围绕着剐齿过程中齿轮啮合走势进行加工，对于剐齿过程中产生的偏差以及齿轮在使用后的磨损修复等，目前还没有剐齿和修齿一体化的剐齿装置，本发明结合实际生产过程及剐齿过程存在的问题，提出了一种新的装置。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种多功能剐齿加工装置及其作业方法，本发明结构紧凑、功能多样、剐齿和插齿一体化、加工精度高。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

多功能剐齿加工装置，包括支撑台面、立式工作台、剐齿机构、插齿机构、激光测距探测机构和工件夹持旋转机构，支撑台面的底部四周均固定连接有支撑在地面上的第一支腿，立式工作台沿前后方向滑动连接在支撑台面上，支撑台面上安装有驱动立式工作台前后滑动的前后移动机构，剐齿机构固定安装在支撑台面的上表面前侧部且位于立式工作台的前方，支撑台面的前侧部固定连接有位于剐齿机构上方的u型固定架，u型固定架设置在立式工作台的前方，u型固定架的前侧、后侧和下侧均敞口，u型固定架沿左右方向横跨在支撑台面的上方，u型固定架的左支板和右支板底部分别固定连接在支撑台面的左右两侧，插齿机构和激光测距探测机构均安装在u型固定架上，工件夹持旋转机构固定安装在立式工作台的后侧，立式工作台的中部开设有前后通透的工件安装圆孔，工件夹持旋转机构与工件安装圆孔前后对应，立式工作台的上侧、下侧、左侧和右侧均安装有带滚轮夹具机构，四个带滚轮夹具机构的结构相同且相对工件安装圆孔圆周阵列设置，四个带滚轮夹具机构的夹具结构位于工件安装圆孔中用于夹持和转动工件，立式工作台的前侧固定连接有位于工件安装圆孔边缘的冷却环箱，冷却环箱和工件安装圆孔的中心线重合，支撑台面的侧部安装有冷却液储存箱和冷却泵，冷却液储存箱和冷却环箱之间连接有冷却液管，冷却泵设置在冷却液管上，冷却环箱上圆周阵列设置有若干个冷却液喷嘴，各个冷却液喷嘴的喷射方向均朝向工件安装圆孔设置。

立式工作台沿左右方向竖向设置，支撑台面的上表面左侧部和右侧部均固定连接有滑动导轨，两条滑动导轨的长度方向均沿前后方向水平设置，立式工作台左侧和右侧底部均设有第二支腿，两个第二支腿的底部分别滑动连接在两条滑动导轨上，两个第二支腿上均开设有前后通透的固定圆孔；

前后移动机构在支撑台面上设置有两个，两个前后移动机构的结构相同且左右对称设置，左侧的前后移动机构包括第一伺服减速电机和第一丝杠螺母，第一伺服减速电机和第一丝杠螺母的中心线重合且均沿前后方向水平设置，支撑台面的上表面左侧部前侧固定安装有第一固定板，第一固定板所在平面与滑动导轨垂直，第一伺服减速电机固定安装在第一固定板的前侧面，第一伺服减速电机的后侧中心动力轴传动连接有第一丝杠，第一丝杠与滑动导轨平行，第一丝杠向后穿过第一固定板且位于第一固定板的后侧，第一丝杠与第一固定板之间转动连接，第一丝杠螺母套装在第一丝杠上且与第一丝杠螺纹传动连接，第一丝杠螺母匹配插入到左侧的固定圆孔中，第一丝杠螺母的前端边缘一体成型有端盖，端盖的后侧面与立式工作台的前侧面紧压接触，端盖通过两根紧固螺栓固定连接在立式工作台上，第一丝杠的后端穿过固定圆孔且位于立式工作台的后侧。

剐齿机构包括机械臂、剐齿减速电机和剐齿齿轮刀具，机械臂的底部固定安装在支撑台面的上表面前侧部且位于立式工作台的前方，剐齿减速电机固定安装在机械臂的顶部，剐齿减速电机的中心线沿前后方向设置，剐齿减速电机的后侧中心转轴传动连接有一根剐齿转轴，剐齿齿轮刀具固定安装在剐齿转轴的后端，剐齿齿轮刀具伸入到工件安装圆孔中。

插齿机构包括第二伺服减速电机、两根第一导向杆、滑动座、双向液压缸和插齿刀具，第二伺服减速电机和两根第一导向杆的中心线平行且均沿左右方向水平设置，u型固定架的右支板后侧面上侧部固定连接有第二固定板，u型固定架的上支板的中部下侧一体成型有连接凸板，连接凸板的后侧面固定连接有第三固定板，第二固定板和第三固定板平行左右对应设置，第二固定板所在平面与第二伺服减速电机的中心线垂直，第二伺服减速电机固定安装在第二固定板的右侧面，第二伺服减速电机的左侧中心动力轴传动连接有第二丝杠，第二丝杠与第一导向杆平行，两根第一导向杆上下并排设置，两根第一导向杆的两端分别固定连接在第二固定板和第三固定板上，第二丝杠向左穿过第二固定板，第二丝杠与第二固定板之间转动连接，第二丝杠的左端转动安装在第三固定板上，第二丝杠位于两根第一导向杆的中间，两根第一导向杆和第二丝杠均穿过滑动座，滑动座和两根第一导向杆之间滑动连接，滑动座和第二丝杠之间螺纹传动连接，双向液压缸的中心线沿前后方向水平设置，双向液压缸的缸体固定连接在滑动座的后侧面上，双向液压缸的活塞杆伸出双向液压缸的缸体后侧，插齿刀具固定连接在双向液压缸的活塞杆后端。

激光测距探测机构包括连接支板、气缸和若干个激光测距传感器，连接支板所在平面与滑动导轨垂直，连接支板位于连接凸板的前方，连接支板的右端固定连接在u型固定架的右支板左侧面上侧部，连接支板的后侧面左侧部通过若干根第一支杆固定连接在连接凸板的前侧面上，气缸的中心线沿前后方向水平设置，气缸的缸体位于连接支板的前侧并固定安装在连接支板的前侧面，气缸的活塞杆由前到后依次穿过连接支板和连接凸板，气缸的活塞杆后端位于连接凸板的后方，各个激光测距传感器圆周阵列固定安装在气缸的活塞杆后端外圆周，各个激光测距传感器的探测头均沿气缸的活塞杆的径向朝外设置。

工件夹持旋转机构包括第一旋转减速电机、第一电机固定座和毛坯件固定盘，第一旋转减速电机、第一电机固定座和毛坯件固定盘的中心线与工件安装圆孔的中心线重合，第一旋转减速电机、第一电机固定座和毛坯件固定盘由后到前依次排列设置且位于立式工作台的后方，第一电机固定座通过若干根第二支杆固定连接在立式工作台的后侧面，第一旋转减速电机固定安装在第一电机固定座上，第一旋转减速电机的前侧动力轴向前穿过第一电机固定座，第一旋转减速电机的前侧动力轴和第一电机固定座之间转动连接，第一旋转减速电机的前侧动力轴的前端位于第一电机固定座的前方，毛坯件固定盘的后侧中心固定连接在第一旋转减速电机的前侧动力轴的前端，毛坯件固定盘的前侧开设有前侧敞口的毛坯件安装圆槽，毛坯件固定盘的外圆周上圆周阵列安装有若干根锁紧螺栓，各根锁紧螺栓的内端均伸入到毛坯件安装圆槽中。

上侧的带滚轮夹具机构包括弧形夹板、第二电机固定座、两根第二导向杆、夹具主轴、导向板和贯通式丝杠步进电机，弧形夹板沿左右方向水平设置且位于工件安装圆孔内部的上侧，弧形夹板的下表面为中部高、左右两端底的曲面结构，曲面结构的左端和右端位于同一水平面上，弧形夹板的左端和右端结构相同，弧形夹板的顶部中心一体连接有凸台，弧形夹板的左端和右端均设有滚轮机构，第二电机固定座水平设置，两根第二导向杆、夹具主轴和贯通式丝杠步进电机的中心线均沿竖向设置，两根第二导向杆左右并排设置，两根第二导向杆的下端固定连接在立式工作台的顶部，两根第二导向杆的上端均一体成型有第一螺纹轴，第一螺纹轴的外径小于第二导向杆的外径，第一螺纹轴下端与第二导向杆上端连接处形成第一台阶结构，两根第一螺纹轴的上端均穿过第二电机固定座且位于第二电机固定座的上方，两根第一螺纹轴上均螺纹连接有紧压在第二电机固定座上表面的第一紧固螺母，第二电机固定座下表面与第一台阶结构上表面紧压接触，夹具主轴设置在两根第二导向杆的中间且位于第二电机固定座的下方，夹具主轴的下端穿过立式工作台并伸入到工件安装圆孔内侧，夹具主轴的下端固定连接在凸台上，夹具主轴的上端一体成型有第二螺纹轴，第二螺纹轴的外径小于夹具主轴的外径，导向板水平设置，第二螺纹轴的上端穿过导向板的中心且位于导向板的上方，第二螺纹轴上螺纹连接有紧压在导向板上表面的第二紧固螺母，导向板下表面与第二台阶结构上表面紧压接触，两根第二导向杆分别穿过导向板的左右两侧部，导向板和两根第二导向杆之间滑动连接，贯通式丝杠步进电机的机身固定连接在第二电机固定座的上表面中部，贯通式丝杠步进电机的中心竖向贯穿有第三丝杠，贯通式丝杠步进电机的中心和第三丝杠的外圆周螺纹传动连接，第三丝杠的下端穿过第二电机固定座且位于第二电机固定座的下方，第三丝杠的下端和第二螺纹轴的上端通过联轴器固定连接，第三丝杠的上端穿过贯通式丝杠步进电机且位于贯通式丝杠步进电机的上方；

弧形夹板的左端前侧和后侧均一体成型有竖直连接板，左侧的滚轮机构包括两个滚轮、一根滚轴和第二旋转减速电机，两个滚轮固定安装在滚轴上，滚轴沿前后方向水平设置，滚轴的两端分别转动安装在两块竖直连接板上，滚轴的前端穿过前侧的竖直连接板并位于前侧的竖直连接板的前方，第二旋转减速电机的中心线沿前后方向水平设置，第二旋转减速电机固定安装在弧形夹板的左端前侧上部，第二旋转减速电机的前侧动力轴通过带传动机构传动连接滚轴的前端；

支撑台面的后侧中部开设有上下通透的长方形通孔，下侧的贯通式丝杠步进电机和下侧的第三丝杠的下端均位于长方形通孔中。

多功能剐齿加工装置的作业方法，包括以下步骤：

（1）、将圆环盘结构的毛坯内齿轮安装在毛坯件固定盘的毛坯件安装圆槽中，通过激光测距探测机构对毛坯内齿轮的内圆椭圆度进行检测，并对毛坯内齿轮的的中心在左右竖直平面内进行微调，使毛坯内齿轮满足安装精度，毛坯内齿轮的内圆椭圆度达到加工要求；

（2）、调整好毛坯内齿轮的安装精度后，调节机械臂的姿态，使剐齿齿轮刀具与毛坯内齿轮内圆的啮合满足剐齿加工参数要求，之后对毛坯内齿轮内圆进行剐齿加工；

（3）、剐齿加工完成后，再次通过激光测距探测机构对加工后的毛坯内齿轮的内圆椭圆度进行检测，并记录加工后的毛坯内齿轮的齿槽深度；

（4）、根据步骤（3）检测结果，对于不符合精度要求的毛坯内齿轮使用插齿机构进行二次精修加工。

步骤（1）具体为：首先将圆环盘结构的毛坯内齿轮放置于毛坯件固定盘的毛坯件安装圆槽中，拧紧各根锁紧螺栓，使各根锁紧螺栓的内端紧压在毛坯内齿轮的外圆周，从而将毛坯内齿轮限位锁死，为了消除毛坯内齿轮在剐齿加工过程中由于偏心造成的误差，启动气缸，气缸的活塞杆向后伸出，使各个激光测距传感器送至毛坯内齿轮的内圆底部上方前侧，启动第一旋转减速电机，通过第一旋转减速电机的变频器控制第一旋转减速电机的转速，使第一旋转减速电机带动毛坯内齿轮缓慢旋转，圆周阵列的各个激光测距传感器对毛坯内齿轮的内圆椭圆度进行检测，检测完毕后，第一旋转减速电机停止，气缸的活塞杆向前收缩至初始位置，对于椭圆度不在公差尺寸要求范围内的毛坯内齿轮的局部位置，通过调节各根锁紧螺栓的内端伸入毛坯件安装圆槽中的长度，使毛坯内齿轮的中心在左右竖直平面内进行微调，使毛坯内齿轮满足安装精度，毛坯内齿轮的内圆椭圆度达到加工要求；

步骤（2）具体为：调整好毛坯内齿轮的安装精度后，调节机械臂的姿态，使剐齿齿轮刀具与毛坯内齿轮内圆的啮合满足剐齿加工参数要求，保持机械臂固定不动，同时启动第一旋转减速电机和剐齿减速电机，通过第一旋转减速电机的变频器控制第一旋转减速电机的转速，使第一旋转减速电机带动毛坯内齿轮快速旋转，剐齿减速电机驱动剐齿转轴转动，剐齿转轴带动剐齿齿轮刀具快速旋转，第一旋转减速电机和剐齿减速电机的转动方向相反，毛坯内齿轮的内圆和剐齿齿轮刀具啮合同步相向转动，剐齿加工过程中，两个第一伺服减速电机同步启动，两个第一伺服减速电机同时驱动相应的第一丝杠转动，两根第一丝杠驱动第一丝杠螺母同步前后移动，由于两个第一丝杠螺母和立式工作台的两个第二支腿之间固定连接，如此，两个第一丝杠螺母带动立式工作台在两条滑动导轨上前后滑动，实现毛坯内齿轮在前后方向上的剐齿加工进给运动，而且剐齿过程中，启动冷却泵，冷却泵将冷却液储存箱中的冷却液输送至冷却环箱中，冷却液再通过各个冷却液喷嘴喷出，冷却液喷向毛坯内齿轮，使剐齿加工时剐齿齿轮刀具和毛坯内齿轮冷却，避免产生高温而变形，影响剐齿加工精度。

步骤（3）具体为：剐齿加工完成后，第一旋转减速电机、剐齿减速电机和冷却泵均停止，调节机械臂的姿态，使使剐齿齿轮刀具从毛坯内齿轮内圆移走，再次启动气缸，气缸的活塞杆向后伸出，使各个激光测距传感器送至毛坯内齿轮的内圆底部上方前侧，启动第一旋转减速电机，通过第一旋转减速电机的变频器控制第一旋转减速电机的转速，使第一旋转减速电机带动毛坯内齿轮缓慢旋转，圆周阵列的各个激光测距传感器对毛坯内齿轮的内圆椭圆度进行检测，并记录加工后的毛坯内齿轮的齿槽深度，检测完毕后，第一旋转减速电机停止，气缸的活塞杆向前收缩至初始位置；

步骤（4）具体为：拧松各根锁紧螺栓，将加工后的毛坯内齿轮从毛坯件固定盘的毛坯件安装圆槽中取出，根据步骤（3）检测结果，将不符合精度要求的毛坯内齿轮放置在立式工作台的工件安装圆孔中，启动四个贯通式丝杠步进电机，四个贯通式丝杠步进电机分别驱动相应的第三丝杠沿工件安装圆孔的径向移动，第三丝杠带动夹具主轴沿工件安装圆孔的径向移动，进而夹具主轴带动弧形夹板沿工件安装圆孔的径向移动，使四个弧形夹板上的各个滚轮与毛坯内齿轮的外圆周紧压接触，对于毛坯内齿轮内圆上需要二次精修加工的位置，通过各个第二旋转减速电机驱动各个滚轮同步转动，各个滚轮驱动毛坯内齿轮绕其中心线旋转，使上述需要二次精修加工的位置转至毛坯内齿轮的最右侧，再通过四个贯通式丝杠步进电机的配合调节毛坯内齿轮在左右竖直平面内的位置，使毛坯内齿轮的最右侧与插齿机构的滑动座左右对应，根据毛坯内齿轮的大小，启动第二伺服减速电机，第二伺服减速电机驱动第二丝杠转动，第二丝杠驱动滑动座沿两根第一导向杆向右或向左移动，使滑动座移动至与毛坯内齿轮的内圆右侧前后对应，第二伺服减速电机停止，启动双向液压缸，双向液压缸的活塞杆带动插齿刀具前后移动，使插齿刀具的右侧齿与毛坯内齿轮的内圆右侧齿匹配啮合摩擦滑动接触，在插齿加工过程中，同样启动冷却泵，冷却泵将冷却液储存箱中的冷却液输送至冷却环箱中，冷却液再通过各个冷却液喷嘴喷出，冷却液喷向毛坯内齿轮，使插齿加工时插齿刀具和毛坯内齿轮冷却，避免产生高温而变形，影响插齿加工精度，如此，实现对毛坯内齿轮的二次精修加工，使毛坯内齿轮的加工精度符合要求，而且对于使用一定时间的旧齿轮也可通过上述插齿加工过程来进行磨损修复。

本发明相对现有技术具有突出的实质性特点和显著的进步，具体地说，本发明将剐齿机构和插齿机构设计在一起，结构紧凑，功能多样，即可对毛坯内齿轮进行剐齿加工，又可对剐齿加工后的毛坯内齿轮进行插齿加工，实现二次精修，提高齿轮加工精度，本发明中采用立式工作台在支撑台面上前后滑动，实现加工过程毛坯内齿轮的进给运动，并通过冷却泵将冷却液储存箱中的冷却液输送至冷却环箱，冷却液再通过各个冷却液喷嘴朝向毛坯内齿轮喷射，对剐齿加工和插齿加工过程进行冷却，防止产生高温而变形，本发明设计有激光测距探测机构，用于对加工前及加工后的毛坯内齿轮的椭圆度检测，提高加工精度，本发明还能对旧齿轮的磨损修复。

附图说明

图1是本发明的轴测图一。

图2是本发明的轴测图二。

图3是本发明的支撑台面、立式工作台、前后移动机构和带滚轮夹具机构的连接示意图。

图4是本发明的支撑台面、剐齿机构、插齿机构和激光测距探测机构的连接示意图。

图5是本发明的弧形夹板和滚轮机构的结构示意图。

图6是图3中a处局部放大图。

具体实施方式

以下结合附图进一步说明本发明的实施例。

如图1-图6所示，多功能剐齿加工装置，包括支撑台面1、立式工作台2、剐齿机构、插齿机构、激光测距探测机构和工件夹持旋转机构，支撑台面1的底部四周均固定连接有支撑在地面上的第一支腿3，立式工作台2沿前后方向滑动连接在支撑台面1上，支撑台面1上安装有驱动立式工作台2前后滑动的前后移动机构，剐齿机构固定安装在支撑台面1的上表面前侧部且位于立式工作台2的前方，支撑台面1的前侧部固定连接有位于剐齿机构上方的u型固定架4，u型固定架4设置在立式工作台2的前方，u型固定架4的前侧、后侧和下侧均敞口，u型固定架4沿左右方向横跨在支撑台面1的上方，u型固定架4的左支板和右支板底部分别固定连接在支撑台面1的左右两侧，插齿机构和激光测距探测机构均安装在u型固定架4上，工件夹持旋转机构固定安装在立式工作台2的后侧，立式工作台2的中部开设有前后通透的工件安装圆孔5，工件夹持旋转机构与工件安装圆孔5前后对应，立式工作台2的上侧、下侧、左侧和右侧均安装有带滚轮夹具机构，四个带滚轮夹具机构的结构相同且相对工件安装圆孔5圆周阵列设置，四个带滚轮夹具机构的夹具结构位于工件安装圆孔5中用于夹持和转动工件，立式工作台2的前侧固定连接有位于工件安装圆孔5边缘的冷却环箱6，冷却环箱6和工件安装圆孔5的中心线重合，支撑台面1的侧部安装有冷却液储存箱7和冷却泵8，冷却液储存箱7和冷却环箱6之间连接有冷却液管9，冷却泵8设置在冷冷却液管9上，冷却环箱6上圆周阵列设置有若干个冷却液喷嘴10，各个冷却液喷嘴10的喷射方向均朝向工件安装圆孔5设置。

立式工作台2沿左右方向竖向设置，支撑台面1的上表面左侧部和右侧部均固定连接有滑动导轨11，两条滑动导轨11的长度方向均沿前后方向水平设置，立式工作台2左侧和右侧底部均设有第二支腿12，两个第二支腿12的底部分别滑动连接在两条滑动导轨11上，两个第二支腿12上均开设有前后通透的固定圆孔13；

前后移动机构在支撑台面1上设置有两个，两个前后移动机构的结构相同且左右对称设置，左侧的前后移动机构包括第一伺服减速电机14和第一丝杠螺母15，第一伺服减速电机14和第一丝杠螺母15的中心线重合且均沿前后方向水平设置，支撑台面1的上表面左侧部前侧固定安装有第一固定板16，第一固定板16所在平面与滑动导轨11垂直，第一伺服减速电机14固定安装在第一固定板16的前侧面，第一伺服减速电机14的后侧中心动力轴传动连接有第一丝杠17，第一丝杠17与滑动导轨11平行，第一丝杠17向后穿过第一固定板16且位于第一固定板16的后侧，第一丝杠17与第一固定板16之间转动连接，第一丝杠螺母15套装在第一丝杠17上且与第一丝杠17螺纹传动连接，第一丝杠螺母15匹配插入到左侧的固定圆孔13中，第一丝杠螺母15的前端边缘一体成型有端盖18，端盖18的后侧面与立式工作台2的前侧面紧压接触，端盖18通过两根紧固螺栓19固定连接在立式工作台2上，第一丝杠17的后端穿过固定圆孔13且位于立式工作台2的后侧。

剐齿机构包括机械臂20、剐齿减速电机21和剐齿齿轮刀具22，机械臂20的底部固定安装在支撑台面1的上表面前侧部且位于立式工作台2的前方，剐齿减速电机21固定安装在机械臂20的顶部，剐齿减速电机21的中心线沿前后方向设置，剐齿减速电机21的后侧中心转轴传动连接有一根剐齿转轴23，剐齿齿轮刀具22固定安装在剐齿转轴23的后端，剐齿齿轮刀具22伸入到工件安装圆孔5中。机械臂20为剐齿加工作业常用的刀具驱动及调节件，具体构造和工作原理不再赘述。

插齿机构包括第二伺服减速电机24、两根第一导向杆25、滑动座26、双向液压缸27和插齿刀具28，第二伺服减速电机24和两根第一导向杆25的中心线平行且均沿左右方向水平设置，u型固定架4的右支板后侧面上侧部固定连接有第二固定板29，u型固定架4的上支板的中部下侧一体成型有连接凸板30，连接凸板30的后侧面固定连接有第三固定板31，第二固定板29和第三固定板31平行左右对应设置，第二固定板29所在平面与第二伺服减速电机24的中心线垂直，第二伺服减速电机24固定安装在第二固定板29的右侧面，第二伺服减速电机24的左侧中心动力轴传动连接有第二丝杠32，第二丝杠32与第一导向杆25平行，两根第一导向杆25上下并排设置，两根第一导向杆25的两端分别固定连接在第二固定板29和第三固定板31上，第二丝杠32向左穿过第二固定板29，第二丝杠32与第二固定板29之间转动连接，第二丝杠32的左端转动安装在第三固定板31上，第二丝杠32位于两根第一导向杆25的中间，两根第一导向杆25和第二丝杠32均穿过滑动座26，滑动座26和两根第一导向杆25之间滑动连接，滑动座26和第二丝杠32之间螺纹传动连接，双向液压缸27的中心线沿前后方向水平设置，双向液压缸27的缸体固定连接在滑动座26的后侧面上，双向液压缸27的活塞杆伸出双向液压缸27的缸体后侧，插齿刀具28固定连接在双向液压缸27的活塞杆后端。

激光测距探测机构包括连接支板33、气缸34和若干个激光测距传感器35，连接支板33所在平面与滑动导轨11垂直，连接支板33位于连接凸板30的前方，连接支板33的右端固定连接在u型固定架4的右支板左侧面上侧部，连接支板33的后侧面左侧部通过若干根第一支杆36固定连接在连接凸板30的前侧面上，气缸34的中心线沿前后方向水平设置，气缸34的缸体位于连接支板33的前侧并固定安装在连接支板33的前侧面，气缸34的活塞杆由前到后依次穿过连接支板33和连接凸板30，气缸34的活塞杆后端位于连接凸板30的后方，各个激光测距传感器35圆周阵列固定安装在气缸34的活塞杆后端外圆周，各个激光测距传感器35的探测头均沿气缸34的活塞杆的径向朝外设置。

工件夹持旋转机构包括第一旋转减速电机37、第一电机固定座38和毛坯件固定盘39，第一旋转减速电机37、第一电机固定座38和毛坯件固定盘39的中心线与工件安装圆孔5的中心线重合，第一旋转减速电机37、第一电机固定座38和毛坯件固定盘39由后到前依次排列设置且位于立式工作台2的后方，第一电机固定座38通过若干根第二支杆40固定连接在立式工作台2的后侧面，第一旋转减速电机37固定安装在第一电机固定座38上，第一旋转减速电机37的前侧动力轴向前穿过第一电机固定座38，第一旋转减速电机37的前侧动力轴和第一电机固定座38之间转动连接，第一旋转减速电机37的前侧动力轴的前端位于第一电机固定座38的前方，毛坯件固定盘39的后侧中心固定连接在第一旋转减速电机37的前侧动力轴的前端，毛坯件固定盘39的前侧开设有前侧敞口的毛坯件安装圆槽，毛坯件固定盘39的外圆周上圆周阵列安装有若干根锁紧螺栓41，各根锁紧螺栓41的内端均伸入到毛坯件安装圆槽中。毛坯件安装圆槽在图中未示出。

上侧的带滚轮夹具机构包括弧形夹板42、第二电机固定座43、两根第二导向杆44、夹具主轴45、导向板46和贯通式丝杠步进电机47，弧形夹板42沿左右方向水平设置且位于工件安装圆孔5内部的上侧，弧形夹板42的下表面为中部高、左右两端底的曲面结构，曲面结构的左端和右端位于同一水平面上，弧形夹板42的左端和右端结构相同，弧形夹板42的顶部中心一体连接有凸台48，弧形夹板42的左端和右端均设有滚轮机构，第二电机固定座43水平设置，两根第二导向杆44、夹具主轴45和贯通式丝杠步进电机47的中心线均沿竖向设置，两根第二导向杆44左右并排设置，两根第二导向杆44的下端固定连接在立式工作台2的顶部，两根第二导向杆44的上端均一体成型有第一螺纹轴49，第一螺纹轴49的外径小于第二导向杆44的外径，第一螺纹轴49下端与第二导向杆44上端连接处形成第一台阶结构，两根第一螺纹轴49的上端均穿过第二电机固定座43且位于第二电机固定座43的上方，两根第一螺纹轴49上均螺纹连接有紧压在第二电机固定座43上表面的第一紧固螺母50，第二电机固定座43下表面与第一台阶结构上表面紧压接触，夹具主轴45设置在两根第二导向杆44的中间且位于第二电机固定座43的下方，夹具主轴45的下端穿过立式工作台2并伸入到工件安装圆孔5内侧，夹具主轴45的下端固定连接在凸台48上，夹具主轴45的上端一体成型有第二螺纹轴51，第二螺纹轴51的外径小于夹具主轴45的外径，导向板46水平设置，第二螺纹轴51的上端穿过导向板46的中心且位于导向板46的上方，第二螺纹轴51上螺纹连接有紧压在导向板46上表面的第二紧固螺母52，导向板46下表面与第二台阶结构上表面紧压接触，两根第二导向杆44分别穿过导向板46的左右两侧部，导向板46和两根第二导向杆44之间滑动连接，贯通式丝杠步进电机47的机身固定连接在第二电机固定座43的上表面中部，贯通式丝杠步进电机47的中心竖向贯穿有第三丝杠53，贯通式丝杠步进电机47的中心和第三丝杠53的外圆周螺纹传动连接，第三丝杠53的下端穿过第二电机固定座43且位于第二电机固定座43的下方，第三丝杠53的下端和第二螺纹轴51的上端通过联轴器54固定连接，第三丝杠53的上端穿过贯通式丝杠步进电机47且位于贯通式丝杠步进电机47的上方；

弧形夹板42的左端前侧和后侧均一体成型有竖直连接板55，左侧的滚轮机构包括两个滚轮56、一根滚轴57和第二旋转减速电机58，两个滚轮56固定安装在滚轴57上，滚轴57沿前后方向水平设置，滚轴57的两端分别转动安装在两块竖直连接板55上，滚轴57的前端穿过前侧的竖直连接板55并位于前侧的竖直连接板55的前方，第二旋转减速电机58的中心线沿前后方向水平设置，第二旋转减速电机58固定安装在弧形夹板42的左端前侧上部，第二旋转减速电机58的前侧动力轴通过带传动机构传动连接滚轴57的前端；

支撑台面1的后侧中部开设有上下通透的长方形通孔59，下侧的贯通式丝杠步进电机47和下侧的第三丝杠53的下端均位于长方形通孔59中。长方形通孔59的设置是便于立式工作台2在前后移动时，下侧的贯通式丝杠步进电机47和下侧的第三丝杠53的下端能够在前后方向具有移动空间。

多功能剐齿加工装置的作业方法，包括以下步骤：

（1）、将圆环盘结构的毛坯内齿轮60安装在毛坯件固定盘39的毛坯件安装圆槽中，通过激光测距探测机构对毛坯内齿轮60的内圆椭圆度进行检测，并对毛坯内齿轮60的的中心在左右竖直平面内进行微调，使毛坯内齿轮60满足安装精度，毛坯内齿轮60的内圆椭圆度达到加工要求；

（2）、调整好毛坯内齿轮60的安装精度后，调节机械臂20的姿态，使剐齿齿轮刀具22与毛坯内齿轮60内圆的啮合满足剐齿加工参数要求，之后对毛坯内齿轮60内圆进行剐齿加工；

（3）、剐齿加工完成后，再次通过激光测距探测机构对加工后的毛坯内齿轮60的内圆椭圆度进行检测，并记录加工后的毛坯内齿轮60的齿槽深度；

（4）、根据步骤（3）检测结果，对于不符合精度要求的毛坯内齿轮60使用插齿机构进行二次精修加工。

步骤（1）具体为：首先将圆环盘结构的毛坯内齿轮60放置于毛坯件固定盘39的毛坯件安装圆槽中，拧紧各根锁紧螺栓41，使各根锁紧螺栓41的内端紧压在毛坯内齿轮60的外圆周，从而将毛坯内齿轮60限位锁死，为了消除毛坯内齿轮60在剐齿加工过程中由于偏心造成的误差，启动气缸34，气缸34的活塞杆向后伸出，使各个激光测距传感器35送至毛坯内齿轮60的内圆底部上方前侧，启动第一旋转减速电机37，通过第一旋转减速电机37的变频器控制第一旋转减速电机37的转速，使第一旋转减速电机37带动毛坯内齿轮60缓慢旋转，圆周阵列的各个激光测距传感器35对毛坯内齿轮60的内圆椭圆度进行检测，检测完毕后，第一旋转减速电机37停止，气缸34的活塞杆向前收缩至初始位置，对于椭圆度不在公差尺寸要求范围内的毛坯内齿轮60的局部位置，通过调节各根锁紧螺栓41的内端伸入毛坯件安装圆槽中的长度，使毛坯内齿轮60的中心在左右竖直平面内进行微调，使毛坯内齿轮60满足安装精度，毛坯内齿轮60的内圆椭圆度达到加工要求；

步骤（2）具体为：调整好毛坯内齿轮60的安装精度后，调节机械臂20的姿态，使剐齿齿轮刀具22与毛坯内齿轮60内圆的啮合满足剐齿加工参数要求，保持机械臂20固定不动，同时启动第一旋转减速电机37和剐齿减速电机21，通过第一旋转减速电机37的变频器控制第一旋转减速电机37的转速，使第一旋转减速电机37带动毛坯内齿轮60快速旋转，剐齿减速电机21驱动剐齿转轴23转动，剐齿转轴23带动剐齿齿轮刀具22快速旋转，第一旋转减速电机37和剐齿减速电机21的转动方向相反，毛坯内齿轮60的内圆和剐齿齿轮刀具22啮合同步相向转动，剐齿加工过程中，两个第一伺服减速电机14同步启动，两个第一伺服减速电机14同时驱动相应的第一丝杠17转动，两根第一丝杠17驱动第一丝杠螺母15同步前后移动，由于两个第一丝杠螺母15和立式工作台2的两个第二支腿12之间固定连接，如此，两个第一丝杠螺母15带动立式工作台2在两条滑动导轨11上前后滑动，实现毛坯内齿轮60在前后方向上的剐齿加工进给运动，而且剐齿过程中，启动冷却泵8，冷却泵8将冷却液储存箱7中的冷却液输送至冷却环箱6中，冷却液再通过各个冷却液喷嘴10喷出，冷却液喷向毛坯内齿轮60，使剐齿加工时剐齿齿轮刀具22和毛坯内齿轮60冷却，避免产生高温而变形，影响剐齿加工精度。

步骤（3）具体为：剐齿加工完成后，第一旋转减速电机37、剐齿减速电机21和冷却泵8均停止，调节机械臂20的姿态，使使剐齿齿轮刀具22从毛坯内齿轮60内圆移走，再次启动气缸34，气缸34的活塞杆向后伸出，使各个激光测距传感器35送至毛坯内齿轮60的内圆底部上方前侧，启动第一旋转减速电机37，通过第一旋转减速电机37的变频器控制第一旋转减速电机37的转速，使第一旋转减速电机37带动毛坯内齿轮60缓慢旋转，圆周阵列的各个激光测距传感器35对毛坯内齿轮60的内圆椭圆度进行检测，并记录加工后的毛坯内齿轮60的齿槽深度，检测完毕后，第一旋转减速电机37停止，气缸34的活塞杆向前收缩至初始位置；

步骤（4）具体为：拧松各根锁紧螺栓41，将加工后的毛坯内齿轮60从毛坯件固定盘39的毛坯件安装圆槽中取出，根据步骤（3）检测结果，将不符合精度要求的毛坯内齿轮60放置在立式工作台2的工件安装圆孔5中，启动四个贯通式丝杠步进电机47，四个贯通式丝杠步进电机47分别驱动相应的第三丝杠53沿工件安装圆孔5的径向移动，第三丝杠53带动夹具主轴45沿工件安装圆孔5的径向移动，进而夹具主轴45带动弧形夹板42沿工件安装圆孔5的径向移动，使四个弧形夹板42上的各个滚轮56与毛坯内齿轮60的外圆周紧压接触，对于毛坯内齿轮60内圆上需要二次精修加工的位置，通过各个第二旋转减速电机58驱动各个滚轮56同步转动，各个滚轮56驱动毛坯内齿轮60绕其中心线旋转，使上述需要二次精修加工的位置转至毛坯内齿轮60的最右侧，再通过四个贯通式丝杠步进电机47的配合调节毛坯内齿轮60在左右竖直平面内的位置，使毛坯内齿轮60的最右侧与插齿机构的滑动座26左右对应，根据毛坯内齿轮60的大小，启动第二伺服减速电机24，第二伺服减速电机24驱动第二丝杠32转动，第二丝杠32驱动滑动座26沿两根第一导向杆25向右或向左移动，使滑动座26移动至与毛坯内齿轮60的内圆右侧前后对应，第二伺服减速电机24停止，启动双向液压缸27，双向液压缸27的活塞杆带动插齿刀具28前后移动，使插齿刀具28的右侧齿与毛坯内齿轮60的内圆右侧齿匹配啮合摩擦滑动接触，在插齿加工过程中，同样启动冷却泵8，冷却泵8将冷却液储存箱7中的冷却液输送至冷却环箱6中，冷却液再通过各个冷却液喷嘴10喷出，冷却液喷向毛坯内齿轮60，使插齿加工时插齿刀具28和毛坯内齿轮60冷却，避免产生高温而变形，影响插齿加工精度，如此，实现对毛坯内齿轮60的二次精修加工，使毛坯内齿轮60的加工精度符合要求，而且对于使用一定时间的旧齿轮也可通过上述插齿加工过程来进行磨损修复。

本发明将剐齿机构和插齿机构设计在一起，结构紧凑，功能多样，即可对毛坯内齿轮60进行剐齿加工，又可对剐齿加工后的毛坯内齿轮60进行插齿加工，实现二次精修，提高齿轮加工精度，本发明中采用立式工作台2在支撑台面1上前后滑动，实现加工过程毛坯内齿轮60的进给运动，并通过冷却泵8将冷却液储存箱7中的冷却液输送至冷却环箱6，冷却液再通过各个冷却液喷嘴10朝向毛坯内齿轮60喷射，对剐齿加工和插齿加工过程进行冷却，防止产生高温而变形，本发明设计有激光测距探测机构，用于对加工前及加工后的毛坯内齿轮60的椭圆度检测，提高加工精度，本发明还能对旧齿轮的磨损修复。

以上实施例仅用以说明而非限制本发明的技术方案，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解；依然可以对本发明进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围的任何修改或局部替换，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。