端面疏齿盘的强制补偿磨削技术与装置

本发明涉及一种齿盘的加工技术;特别是涉及端面疏齿盘的磨削技术与装置。

端面疏齿盘是数控机床的自动刀架实现分度和定位的关键部件;而端面疏齿盘的分度精度和重复定位精度，以及上、下齿盘定位基面的平行度和互换后的精度，直接影响机床加工精度和机外对刀功能，决定数控机床的档次，由于端面疏齿盘是属于齿数少【一般为8～36个偶数齿】、尺寸大的刚性齿，不能采用密齿盘-弹性齿的对研【对打】加工法，可行的加工法是磨削法。因刚性齿盘的齿形是平行齿，即每个齿的两个侧面与相对齿的两个侧面分别在同一平面内，并且平行于对称的中心线，所以具备了对称加工的条件一次可连续磨削相互对应两个齿的同一侧面【面角一般为45°或30°】，磨完一面后，由母分度圆盘【分度精度在1角秒以内】进行分度定位，再进行第二组齿面的磨削。如此反复，直到最后完成全部齿面的磨削加工。但是在磨削过程中，砂轮既产生定量磨损，又因零件材质、淬火硬度及余量不均等原因而产生非定量磨损。由于砂轮的磨损量受到多种因素的影响，在生产中难于甚至无法确定其磨损量的大小，也就不能进行定量补偿。这个问题如不从根本上解决，加工的齿面将会有高有低，既造成上、下齿盘啮合后的分度 和重复定位的精度降低;也影响上、下齿盘定位基面的平行度。而这一问题在国内外同行业中至今未能彻底解决，致使加工的齿盘精度难以提高。目前在国际上，即使工业发达的国家，如美国、日本德国、意大利等，对分度齿盘的分度精度要求也只有±3角秒;在国内，加工的端面齿盘仅达到±5角秒。这种精度的齿盘只能用于简易数控机床刀架，离出口的要求差距甚大。因此，为使我国数控机床提高加工精度，上档次，达到出口要求，必须攻克端面齿盘的加工精度。基于这一点，机电部在《七五技术攻关规划》中，把磨削分度精度为2角秒【±1角秒】的端面疏齿盘定为重点攻关项目。

本发明的目的是针对上述的需要，为解决砂轮磨损量的补偿，提供一种设计合理，简易可行，并保证分度精度和重复定位精度、上下齿盘的互换性，以及上、下齿盘定位基面的平行度等都达到高精度分度刀架的端面疏齿盘磨削技术和装置。

本发明的基本技术方案是针对磨削过程中砂轮的定量磨损和非定量磨损，采用一种强制补偿磨削技术，并且为此设计一种强制补偿装置，使砂轮在磨削过程中的磨损量随时得到相应的补偿。该强制补偿装置的基本结构是由一个金刚石修正刀和一个进给和运动机构组成。在磨削过程中，修正刀随时对砂轮的磨损量进行强制补偿。

附图1是本发明实施例1的强制补偿磨削技术示意图;

附图2是本发明实施例2的强制补偿磨削技术示意图;

附图3是本发明实施例1的强制补偿装置示意图;

附图4是本发明实施例2的强制补偿装置示意图;

附图5是附图4的A向视图。

以下结合附图，并且通过两个实施例对本发明的强制补偿磨削技术和强制补偿装置的具体实施方案进行详细说明。

实施例1，平面修正刀的强制补偿磨削技术与补偿装置。如图1所示，被加工的端面齿盘2装夹在母分度圆盘上【图中未示出】，圆盘固定在磨床工作台上。装夹工件时，应使对应两个齿的同一侧面与工作台的运动方向一致。工作台上附装一个强制补偿装置-修正器体4。如图3所示，该装置由平面金钢石修正刀1和修正刀的进刀机构组成。修正刀的修正面上均匀地喷镀一层金钢石颗粒【颗粒密度为40～80目】，喷镀面经研磨保证其平面度。进刀机构是由固装修正刀的燕尾滑板8和调整旋钮5组成。该滑板安装在磨床工作台面6上，平面修正刀安装在与滑板8连接的支座7上，修正刀的修正面与工作台的运动方向平行。加工尺寸和进给量由进给旋钮5按箭头方向调整滑板8平动而控制。砂轮3的进给方式有两种：一为本实施例的手动;一是微量自动进给。当精磨齿面时，调整滑板8的位置。使修正刀的修正面固定在某一平面位置，锁紧滑板。这一平面即决定了所磨的齿面。每磨完一齿，砂轮3自动下降一定量【该下降量大于砂轮的磨损量即可】，并可随着工作台的运动由修正刀1自行修正，将下降量的多余部分修磨掉，再磨削相邻的齿面。如此循环，即可保证所有齿面均与修正刀的修正面一致，从而消除了因砂轮的磨损而导致的分度等技术误差。本实施例的方式可适用于加工齿面硬度＜R_C35的齿盘，但也必须注意吃刀量不宜过大，防止磨削平面的灼伤退火，影响齿面硬度。

实施例2，单刀强制补偿磨削技术与补偿装置。本实施例适用于加工齿面硬度＞Rc42的齿盘。如图5所示，该装置由金钢石修正刀1与由液压油缸9驱动的燕尾滑板8、燕尾滑座10组成。为了解决磨削面的灼伤，修正刀采用了金刚石笔，金刚石笔按装在与滑板8连接的刀座7上，其进给量由刀座上的进刀旋钮5调整。该装置由立柱11固定在磨床床身前的端面12上进给机构与平面修正刀的方式相同。金刚石笔的运动轨迹通过砂轮的垂直平分面。本实施例的工作循环情况如图2所示，金刚石笔1按X方向作一个往复运动，即完成两次修正砂轮的过程。X方向与齿面角一致，进给量由进刀旋钮5按Y方向调整。其余动作均与实施例1相同。本实施例采用的单刀修正砂轮的补偿方案，修正的砂轮锋利，磨削效率高，但比实施例1的机构较为复杂。

申请人已利用本发明的强制补偿磨削技术和补偿装置加工各类端面疏齿盘百余付。实践表明，本发明简易可行，工作稳定可靠，效率高。加工出的齿盘，如MJ-50CNC、QTION等数控车床刀架齿盘的分度精度高达±1角秒，重复定位精度为0。不仅达到机电部技术攻关规划的要求，而且实现了上、下齿盘的任意互换，而且互换精度不变。该可换性不仅大大简化了生产组织，而且为制造高档次和具有可换刀架功能的数控机床奠定了基础。