[发明专利]一种超声辅助齿轮径向轧制成形装置

说明书

技术领域

本发明属于齿轮加工成形的技术领域，涉及一种超声辅助齿轮径向轧制成形装置。

背景技术

齿轮是机械传动系统的核心部件，是高端机械产品与装备不可缺少的零件，其机械性能直接决定了齿轮的承载能力和服役寿命。对齿轮的生产长期以来都是采用插、滚、铣等机械加工方法，但是这些传统加工方式存在着对材料利用率不高、加工耗时长、齿轮组织流线分布不理想及齿面强度不高等问题。锻造、挤压、摆碾等齿轮塑性成形方法存在变形力过大、成形齿轮齿廓不精确、金属填充性不好、模具寿命低及成形后脱模困难等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种超声辅助齿轮径向轧制成形装置，可有效减小变形抵抗力、大大提高加工效率和增强轧轮寿命。

本发明是这样实现的：本发明所提出的超声辅助齿轮径向轧制成形装置的结构如图1所示，由动力及传动系统、径向进给系统、送料系统、电感加热系统和超声波振动系统组成。所述的动力及传动系统主要包括电动机1、皮带2、皮带轮3、传动轴4、蜗杆15、主动轴17及蜗轮18。在主动轴17上加工两个滑槽，蜗杆15加工成圆筒状，两者通过滑键连接，如图2所示，使得蜗杆15能沿着主动轴17的轴线来回移动，最终实现径向进给运动。

所述送料系统主要包括顶尖装置11和送料液压缸12两部分。送料液压缸12将顶尖装置11固定好的齿坯9推送至两轧轮8之间的相应位置，以便后续齿轮加热及径向轧制工艺的顺利实现。

所述电感加热系统主要包括电磁感应线圈10和电磁加热控制器16。当送料系统将齿坯9推送至电磁感应线圈10的加热区域，电磁加热控制器16开始通电工作，电磁感应线圈10发出高频磁场，磁场中的高频磁力线使齿坯9自身发热，最终达到加热齿坯表面的目的，如图3所示。

所述超声波振动系统主要包括超声发生器13、换能器6和波导杆7。超声发生器13通过绝缘导线与换能器6的接线柱相连，换能器6与波导杆7采用螺纹连接，而波导杆7与轧轮支座14则通过螺杆预紧来连接。

所述径向进给系统主要包括径向进给液压缸5、换能器6及波导杆7、轧轮8和轧轮支座14。径向进给液压缸5的活塞杆与换能器6固连在一起，通过液压缸活塞杆的伸缩来实现轧轮的径向进给运动。

本发明超声辅助齿轮径向轧制成形装置的工作方法：首先，送料系统将齿坯9推送至两轧轮8之间的电磁感应线圈10的加热区域，电感加热系统开始对旋转的齿坯9进行表面加热。待加热至一定温度后，电动机1通过皮带2带动主动轴17上的皮带轮3旋转，与主动轴17滑键连接的蜗杆15带动蜗轮18转动，使得轧轮8开始旋转。同时，径向进给液压缸5开始工作，实现轧轮8的径向进给运动，而且，超声振动系统对轧轮支座14施加超声机械振动，最终，将电感加热和超声振动辅助成形工艺与齿轮径向轧制成形工艺相结合，实现超声辅助齿轮径向轧制成形的加工方法。

由于超声波加工主要通过带有超声频小振幅振动的轧轮对加工齿坯表面形成冲击作用，使得表面材料所承受的宏观力较小，同时，热成形能有效降低轧制变形的抵抗力，因此，本发明的优点及积极效果如下：

1.轧轮承受的轧制力较小，轮齿与齿坯之间的摩擦力也较小；

2.轧制后的齿坯轮齿表面粗糙度减小；

3.加工效率提高，轧轮寿命增加。

附图说明

图1是超声辅助齿轮径向轧制成形装置结构图

其中，1—电动机，2—皮带，3—皮带轮，4—传动轴，5—径向进给液压缸，6—换能器，7—波导杆，8—轧轮，9—齿坯，10—电磁感应线圈，11—顶尖装置，12—送料液压缸，13—超声发生器，14—轧轮支座，15—蜗杆，16—电磁加热控制器17—主动轴，18—蜗轮

图2是蜗杆与主动轴滑键连接示意图

其中，1—键，2—主动轴，3—蜗杆

图3是电磁感应线圈布置图

其中，1—轧轮，2—齿坯，3—电磁感应线圈

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更清楚表达，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细说明。