[发明专利]一种超声冷摆精密加工面齿轮的装置及方法

说明书

本发明公开了一种超声冷摆精密加工面齿轮的装置及方法，超声冷摆精密加工面齿轮的装置包括：机架；旋转驱动装置，安装于机架；底座，与旋转驱动装置连接，上端用于装夹工件；摆动轴，位于底座上方，内部安装有超声振动装置，输出超声振动；齿形模具，位于摆动轴和工件之间，能在摆动轴的作用下对工件进行加工；加工进给驱动机构，安装于机架，并与摆动轴连接，以驱动摆动轴升降和旋转。本发明利用摆动轴摆动对齿形模具施压，齿形模具对工件部分区域挤压成型，并利用旋转驱动装置带动底座旋转，实现加工位置的切换，最终实现工件的全面加工，可对大工件进行逐次小区域加工，降低冲击力需求，提高了加工精度。

技术领域

本发明涉及齿轮成型加工设备，特别是涉及一种超声冷摆精密加工面齿轮的装置及方法。

背景技术

冷摆碾压成型齿轮实现了材料的等效加工，能够广泛应用于齿轮加工行业的前景。与传统碾齿成型工艺相比，虽然超声冷摆碾压成型能够显著降低冲击力，但是在精密成型较大面齿轮时，由于加工中成型区域较大，其冲击力依然很大，对机床的运动传递精度及齿轮加工精度均有较大影响，降低了大面齿轮的加工精度。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种超声冷摆精密加工面齿轮的装置，可有效提高加工精度。

根据本发明的第一方面实施例的一种超声冷摆精密加工面齿轮的装置，包括：机架；旋转驱动装置，安装于机架；底座，与旋转驱动装置连接，上端用于装夹工件；摆动轴，位于底座上方，内部安装有超声振动装置，输出超声振动；齿形模具，位于摆动轴和工件之间，能在摆动轴的作用下对工件进行加工；加工进给驱动机构，安装于机架，并与摆动轴连接，以驱动摆动轴升降和旋转。

根据本发明实施例的一种超声冷摆精密加工面齿轮的装置，至少具有如下技术效果：利用摆动轴摆动对齿形模具施压，齿形模具对工件部分区域挤压成型，并利用旋转驱动装置带动底座旋转，实现加工位置的切换，最终实现工件的全面加工，可对大工件进行逐次小区域加工，降低冲击力需求，提高了加工精度。

在本发明的一些实施例中，还包括导向套和传动轴，所述导向套与机架固定；所述传动轴安装于导向套内并能沿导向套升降；所述齿形模具固定在传动轴底部以用于与工件接触，所述传动轴上端用于与摆动轴接触作用以对下方的工件进行加工。

在本发明的一些实施例中，所述齿形模具与传动轴通过螺栓相连。

在本发明的一些实施例中，所述传动轴上端设有与摆动轴底部轮廓部分适配的凹槽。

在本发明的一些实施例中，还包括复位机构，所述复位机构用于对传动轴施加朝上的弹性作用力，使得摆动轴脱离与传动轴接触时，传动轴在弹性作用力的驱动下朝上运动并带动齿形模具脱离与工件的接触。

在本发明的一些实施例中，所述复位机构包括圆环和复位弹簧，所述圆环固定在导向套上，并位于传动轴下方，所述复位弹簧安装于传动轴与圆环之间。

根据本发明的第二方面实施例的一种超声冷摆精密加工面齿轮的方法，包括如下步骤：S1，摆动轴向下运动，给工件施加5KN的压力，且压力随着时间逐渐增大至一设定值，超声振动装置开始激励，超声振动传递给齿形模具，摆动轴开始旋转摆动提供向下的冲击力，通过挤压对工件上的第一成型区域的齿形进行成型；S2，摆动轴向上运动，齿形模具与工件完全脱离接触；S3，旋转驱动装置带动底座和工件旋转0.85θ₁后，重复步骤S1和步骤S2，对工件第二成型区域及后续成型区域进行加工，直至工件旋转角度等于或大于360度为止，完成第一次挤压成型，λ₁为工件与齿形模具接触区域的圆心角；S4，摆动轴向下运动并施加压力至设定值后，超声振动装置开始激励，摆动轴旋转摆动，对工件挤压成型；S5，摆动轴向上运动，齿形模具与工件完全脱离接触；S6，旋转驱动装置带动底座和工件旋转0.4θ₁后，重复步骤S4和步骤S5，直至工件旋转角度等于或大于360度为止，完成第二次挤压成型。