[发明专利]一种对齿轮表面处理时进行定位和加工的设备

说明书

本发明提供了一种对齿轮表面处理时进行定位和加工的设备，包括：机架，设置在所述机架的操作台下部的定位头，所述定位头能围绕固定竖直轴向旋转地耦合到所述机架，并且处于轴向固定的位置，所述定位头具有顶端部，设计成能轴向滑动并且接合至齿轮的中间轮毂部，所述顶端部的侧壁与所述中间轮毂部的侧壁之间具有间隙；所述顶端部包括用于对所述齿轮进行定位和保持作用的移动销；所述移动销能在伸出位置以及回缩位置之间径向的移动，在所述回缩位置，所述移动销回缩至所述顶端部内，以使得所述顶端部能够自由从所述中间轮毂部中移动，在所述伸出位置，所述移动销能插入至所述中间轮毂部对应的沟槽内，以将所述齿轮夹持并固定至预定的轴向固定位置。

技术领域

本发明涉及一种机械动力传输部件，尤其涉及一种经过表面处理工艺的齿轮，也涉及一种对齿轮进行表面处理的工艺方法，还进一步涉及对齿轮进行表面处理的设备。

背景技术

齿轮是一种最常见的机械动力传输部件，用于与另一个类似的机械啮合以传递旋转运动。常见的齿轮有行星齿轮、正齿轮、锥齿轮、涡轮等。齿轮传递是机械中最常用的传动方式之一，被广泛应用于交通运输、机械制造等工业和民用等领域。

齿轮啮合传递时，由于啮合面上存在相对滑动，在啮合面之间产生滑动摩擦力。摩擦力的大小和方向的改变导致齿轮啮合过程中产生啮合冲击力，使得齿轮产生疲劳和磨损破坏。

现有技术中已经开展了对改善齿轮疲劳和磨损破坏的研究，提出了一些解决的办法。

如中国专利CN102384243A公开了一种齿轮，在齿轮体上设置外齿牙，外齿牙与外齿槽相间隔，齿轮体中间开有内孔，内孔沿圆周均匀开有内齿槽，内孔端面设有多个油孔，由油孔形成的油道与外齿槽和内齿槽相通，在齿轮体表面覆有镀镍层。但该专利中的齿轮需要在端面和齿轮体上开设小孔，生产加工难度极大，而且如果在镀镍层形成之后进行钻孔，容易导致镀层被破坏，而如果钻孔之后再镀镍，又容易导致油孔堵塞，因此该专利难以高效生产出合格的齿轮。

又如中国专利CN103697142A虽然在此基础上又进行了进一步改进，将齿轮分为两个半轮部分，当磨损后需要更换时，直接拆换齿轮即可。但是该方案的改进只是对于维修更换而进行的，对于生产加工的难度仍然没有克服。

又如中国专利CN103511590A公开了一种蜣螂表面结构仿生齿轮，齿轮体上设有外齿牙和外齿槽，所述外齿牙与外齿槽相间隔，其特征在于：所述的外齿牙的表面上设置有不止一个球缺体。采用偶列球缺体与奇列球缺体交错布置方式，能减小摩擦力提高抗疲劳能力。但是该专利并没有公开如何方便高效的形成这样的表面结构，而同时如果采用表面处理技术如激光表面热处理、磨齿精加工等加工方式又容易导致材料表面破损，存在较大的残余应力，使齿轮在工作时加快损坏的程度。

另外采用表面涂层的方法增加齿轮的耐磨性，如上述提到过专利中使用镀镍层，但是耐磨性能的提高与涂层直接相关，镀层的厚度是非常有限的，因此一旦镀层磨损之后，齿轮的寿命就迅速减少。

近年来有报道指出，日本岐阜大学模具创成技术研究中心和Central Fine Tool公司(总部：日本岐阜县惠那市)共同开发出了利用碳纤维织物强化的树脂齿轮。通过实际使用这种齿轮，替代汽车等配备的金属齿轮，有望实现轻量化，降低生产成本并延长产品寿命。研究人员通过在齿轮中加入碳纤维减弱了拉伸应力，延长了齿轮寿命(图3)。被广泛应用于飞机等领域的碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)虽然具备质量轻而且强度高的特点，但由于加工难度较大，目前还无法用于机械部件的大量生产。如果利用此次新开发的齿轮上使用的工艺，便可在汽车零部件等需要大量生产的制造物上使用碳纤维。但是目前还缺乏对树脂齿轮的制造成本及产品强度具体和充分验证，特别是对于传递大扭矩需要的齿轮。因为与金属齿轮相比，树脂齿轮在强度、刚性、精度上都天然都有性能劣势。另外有注射模塑而成的树脂齿轮使用的材料大部分是结晶性高分子，因此树脂齿轮的磨损取决于树脂材料的结晶化程度。在模具中，齿轮齿部分的树脂冷却速度比齿轮主体部分快，从而齿轮齿部分的树脂结晶化程度较低，导致最容易磨损的齿轮的齿部分刚性和耐磨性反而较低。