[发明专利]新型磨削剃齿刀砂轮的修形装置及其修形方法

说明书

本发明属于磨削剃齿刀砂轮的修形装置及其修形方法。

目前对磨削剃齿刀砂轮进行修形的主要方法是硬靠模反修法。由于靠模制造安装调整困难，至今仍不得不依赖工人的经验，不但磨削剃齿刀的生产效率很低，特别严重的是，由于工艺上不能方便地改变修形曲线而直接影响了被加工齿轮齿形精度的提高。为了解决这个问题，国内外曾开发研制了一些微机控制砂轮修整器，如专利EP177、131，其思路是按X、Y直角座标控制金刚笔移动，C座标控制金刚笔转动X、Y、C三座标联动，以修整砂轮一定范围的曲线。这类修整器结构复杂，制造困难，虽可在较宽的尺寸范围内实现座标移动，但要达到高精度（1-2μm）定位，则很不容易，至今这些装置费用很高，尚没有被工业部门普遍接受。

本发明的目的是为了提供一种专门用于剃齿刀磨削，通过微机控制，以实现按需要曲线形状，对砂轮进行精细修形的低成本装置及其修形方法。

本发明的技术方案是：一种采用微机控制，旨在对磨削剃齿刀砂轮按需要实现精细修形的装置和修形方法，该装置是由微机组成的控制部分及执行部分所组成。所述的执行部分包括有由步进电机（7）驱动的减速齿轮（12）（13）带动丝杠（14）和螺母（15）组成的产生横向运动（X向）机构，及由在与螺母（15）联成一体的滑台（16）上的、与步进电机（5）驱动的微补偿机构（4）对减幅杠杆（3）上另一端上固定的金铡笔（2）作按需要的独立的纵向运动（Y向）的纵向运动机构;两个步进电机（5）和（7）是由输入微机的预定程序分别控制配合动作以实现对大平面砂轮作按需要的精细修形。

修形曲线输入方式上，增加了将测量得到的被磨削剃齿刀齿形偏离给定曲线的误差值，再输入微机。

差动螺纹补偿机构中的机壳（34）和微动头（29）上增加了板弹簧（30），在大齿轮（21）和板弹簧（30）之间增加了螺旋弹簧（31）。

将误差输入微机进行补偿以提高精度的办法，具体步骤为：

第一步：针对理想（理论）的修形曲线，控制金刚笔运动，修出砂轮，磨削剃齿刀。

第二步：在计量室精确测量被磨齿轮的修形曲线，将它与图纸要求的修形曲线比较，取出沿齿高方向各点的误差值。

第三步：将此误差数据直接输入微机，而通过微机软件使误差数据与原始数据适当叠加后，再控制磨床对剃齿刀进行第二次磨削。

第四、五步：重复二、三步骤，一般最多只要经过2-3次磨削，即可得到十分理想的剃齿刀修形曲线。

本发明与现有方案比较的主要优点是：抓住了剃齿刀磨削在大平面砂轮上的修形量Y很小（不超过0.1mm）这一特点，提出了本发明的独特的结构-差动螺纹基础上的微补偿机构（4）和减幅杠杆（3）组合装置，从而可简单地实现高精度的修形;差动螺纹微补偿机构（4）中采用板弹簧（30）消除差动螺纹间隙，螺旋弹簧（31）抑制齿轮（21）扭振，克服了这类装置精密位移控制的关键;本发明在修形曲线输入方式上，增加了将测量得到的被磨削剃齿刀齿形偏离给定曲线的误差值，再输入微机的新方式，经叠代处理，再重新对平面砂轮进行提高精度的修形。

实现本发明的一种最好方案如附图1为其原理图，附图2为修形装置结构图，该结构可以与国产大平面磨齿机配套，只要取下原机床的手动修形装置，换上本发明的修形装置，就可以投入使用。附图3为差动螺纹微补偿机构的详细结构。

如附图1、图2所示，修形装置执行部分的详细构造，为包括由步进电机（7）通过减速齿轮（12）（13）带动丝杠（14）、螺母（15）组成横向运动（X向）机构，及由在与螺母联成一体的滑台（16）上的步进电机（5）驱动差动螺纹微补偿机构（4），对减幅杠杆（3）上另一端上固定的金刚笔（2）作纵向（Y向）运动机构所组成。弹簧（35）使减幅杠杆以一定压力压在微补偿机构的压紧螺母（28）和微动头（29）上（见图3）。微机控制系统由带键盘与显示器的微机（单片机、单板机、总线机等）（10），X、Y步进电机驱动电路（8）（6），打印机（9）和磁带机（11）组成，砂轮修形之前，首先以要求的修形曲线，经离散取得初始数据，把初始数据经键盘输入微机（10），然后通过微机数据处理，分别控制步进电机（5）（7），带动X、Y运动机构，使金刚笔尖在大平面砂轮上，刻划出要求的修形曲线。经过第一次修形的砂轮，磨削剃齿刀后，若尚未满足工艺要求，还可将测得被加工剃齿刀齿形上的修形曲线与要求修形曲线相减得到误差值，把该误差值再输入微机，经叠代处理，重新对大平面砂轮进行提高精度的修形，最后以合格的修形数据存入磁带机（11）中，以备将来使用中调用。打印机（9）用以打印剃齿刀参数及修形曲线数据并绘图，作为输入数据检验与存档。

如图3所示，差动螺纹微补偿机构（4）由图3的减速齿轮（20）（21），固定螺栓（26），差动螺母（27）、微动头（29）压紧螺母（28）及板弹簧（30），螺旋弹簧（31）限位开关（23）（25）等组成。固定螺栓（26）采用垫片（32）使其垂直于机壳基准面。步进电机（5）通过齿轮（20）（21）带动（27）及微动头（29），压紧螺母（28）移动，再经减幅杠杆（30）（图1）的减幅作用，使金刚笔每一输入脉冲的移动量小于0.1μm，从而使砂轮的修整获得精确的控制。其中板弹簧（30）用以消除差动螺纹间隙;螺旋弹簧（31）用以抑制齿轮（21）的扭振。