一种大齿圈滚齿自定心工装及其装夹方法

技术领域

本发明涉及齿圈加工设备领域，具体涉及一种大齿圈滚齿自定心工装及其装夹方法。

背景技术

大齿圈是回转窑、球磨机等大型设备的主要部件之一，滚齿加工是生产齿轮的重要方法之一，其加工方法是使用滚刀旋转切削工件毛坯，从而快速生成齿轮，滚齿加工能够用于正齿轮、摆线齿轮、斜齿轮和蜗轮等，但是滚齿加工不适用于内齿圈，大型内齿圈的加工通常使用插齿机，其生产效率低下，所加工的工件受到插齿机机床本身尺寸的限制，对于无法在插齿机上加工的内齿圈，大多数工厂采用划线后在机床上铣削加工，铣齿方法虽然能够完成内齿圈加工，但是其生产率低下，加工精度低，不能解决大批量齿圈的工业化生产需求，因此亟需设计一种能够加工大齿圈的滚齿加工机械。

发明内容

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种大齿圈滚齿自定心工装及其装夹方法，通过在加工台上方设置两组间距可调的卡箍，通过螺杆两端旋向相反的两组外螺纹驱动两组卡箍反向旋转，进而驱动两组卡箍实现间距快速调节，以适配不同尺寸的齿圈进行装夹，提高不同外径尺寸的齿环的装夹定位需要，扩大使用范围，以及提高内齿圈定位精度，提高生产效率，详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种大齿圈滚齿自定心工装，包括加工台和多组定位齿，多组定位齿环绕设置于所述加工台外圆周侧，所述加工台上方设置有齿环，且所述加工台顶部固定有支撑齿环的装夹组件，所述加工台底部设置有承托组件，该承托组件顶部固定有升降组件，且所述升降组件顶部固定有对齿环内圆周切削生成齿槽的开齿组件；

所述加工台顶部固定有顶环，该顶环上竖向贯穿有多组容纳定位齿竖向滑移伸入齿槽内的滑槽，所述顶环下方的所述加工台外圆周侧设置有固定环，所述定位齿底部固定有竖向贯穿所述固定环的撑杆，且撑杆与固定环间隙配合，所述定位齿下方的所述撑杆外侧套设有向下抵紧固定环的弹簧。

作为优选，所述加工台底部外圆周侧对应定位齿设置有多组定位板，所述定位板外侧设置有菱形槽，所述菱形槽底部设置有限位槽，所述菱形槽包括两组竖向延伸且相互平行的竖槽，两组竖槽上下侧均设置有倾斜延伸的斜槽。

作为优选，所述限位槽为“人”字形凹槽，且所述限位槽底部两端分别与所述竖槽和所述斜槽相连通，所述撑杆底端固定有转动座，该转动座底部铰接有定位杆，所述定位杆底端为纵向伸入所述限位槽内的弯头结构。

作为优选，所述装夹组件包括两组横向对称固定于所述加工台顶部的转动架，所述转动架中部固定有横向延伸的矩形方框状滑框，所述滑框内部滑动配合有矩形长条状的滑条，两组所述滑条相对侧均固定有卡接到所述齿环外圆周侧的卡箍。

作为优选，所述滑条顶部固定有竖向延伸的驱动板，两组所述转动座顶部横向贯穿有螺杆，所述螺杆与所述转动座通过轴承转动配合，两组所述转动座之间的所述螺杆两端设置有两组旋向相反的外螺纹，且所述螺杆通过两组外螺纹与两组所述驱动板螺纹配合，所述螺杆两端固定有两组旋钮。

作为优选，所述承托组件包括固定于所述加工台底部的底座，所述加工台为竖向延伸的圆筒结构，且所述底座顶部固定有同轴伸入所述加工台内部的转轴，所述开齿组件包括套设于所述转轴外圆周侧的同步盘。

作为优选，所述同步盘顶部固定有间隙配合所述转轴的转筒，所述转筒顶部固定有沿所述齿环径向延伸的径向气缸，所述径向气缸伸缩端固定有电机座，所述电机座前部两侧对称设置有两组转动臂，且两组转动臂中部转动配合有滚齿，所述电机座外侧设置有电动机，该电动机输出端传动连接有延伸到所述滚齿外侧的传动杆，所述传动杆外侧设置有驱动滚齿转动的伞齿轮机构。

作为优选，所述升降组件包括转动套设于所述同步盘外侧的转动圈，所述转动圈底部设置有轴向气缸，所述轴向气缸固定于所述底座顶侧，所述加工台内圆周侧环绕设置有多组旋转槽，所述旋转槽与所述定位齿一一对应，所述旋转槽包括竖向延伸的导向槽，该导向槽底部连通有顶部向外倾斜的换位槽，多组所述旋转槽彼此首尾连通。

作为优选，所述同步盘顶部外圆周侧环绕固定有多组辐杆，所述辐杆顶端向外倾斜并延伸到所述旋转槽内，所述辐杆与所述旋转槽间隙配合，所述换位槽内底侧斜面设置有吸引辐杆移入该换位槽内的磁条，所述限位槽外侧连通的一组所述竖槽内壁设置有磁吸连接所述定位杆的磁块。

所述大齿圈滚齿自定心工装的装夹方法，包括以下步骤：

a、需要将作为坯料的齿环切出齿槽形成内齿轮时，将齿环放置于装夹组件的两组卡箍之间，通过齿环下压多组定位齿，从而将多组定位齿底部撑杆底端连接的定位杆下移到卡入限位槽内位置，此时利用定位杆卡接限位槽，以将定位齿锁定，同时弹簧保持压缩状态，之后转动旋钮带动螺杆转动，利用螺杆外两组旋向相反的外螺纹带动两组驱动板支撑滑条反向滑移，进而利用两组滑条支撑两组卡箍彼此靠近，以利用两组卡箍将齿环抵紧固定到加工台上方同轴位置，完成齿环装夹过程；

b、之后通过轴向气缸带动开齿组件整体向下移动，同时通过径向气缸带动电机座以及滚齿向外侧伸出，同时电动机利用传动杆驱动滚齿旋转，以在开齿组件向外伸出以及向下移动的同时，利用持续旋转的滚齿向齿环内圆周切出齿槽，在开齿组件整体下移的同时，电机座底部下移到抵压对应该位置的一组定位齿，进而对该组定位齿施加继续下移的压力，该组定位齿带动撑杆以及定位杆继续下移，定位杆底端弯头脱出限位槽，该组定位齿的向下锁定状态解除；

c、同时开齿组件的同步盘带动多组辐杆同步下移到旋转槽底部的弯角位置，此时开齿组件下移到最低位置，齿环上的一组齿槽切削加工完毕，之后利用轴向气缸带动开齿组件上移，同时径向气缸收缩，将滚齿脱离齿槽，电机座脱离定位齿，此时定位齿受到的下压力消失，且下方定位杆端部弯头也从限位槽内脱出，在压缩状态的弹簧作用下，定位杆沿另一侧竖槽上移到菱形槽顶角位置，进而将该组定位齿自动上推到卡入切出的齿槽内，实现该位置齿槽的定位；

d、在开齿组件上移复位过程中，辐杆外端部在磁条吸引作用下移入倾斜状态的换位槽内，进而利用换位槽引导辐杆带动开齿组件整体旋转到另一组导向槽顶端位置，实现开齿组件整体在一组齿槽切削生成后自动旋转到下一次开槽位置，进而在相邻齿槽开槽加工时，实现开齿组件的自动旋转定位。

有益效果在于：本发明通过在加工台上方设置两组间距可调的卡箍，通过螺杆两端旋向相反的两组外螺纹驱动两组卡箍反向旋转，进而驱动两组卡箍实现间距快速调节，以适配不同尺寸的齿圈进行装夹，提高不同外径尺寸的齿环的装夹定位需要，扩大使用范围；

另外在齿环下方设置多组能够向上升起卡入切出的齿槽内的定位齿，以在依次滚动切削生成齿槽时能够依次升起多组定位齿对齿环进行定位，提高齿环加工过程的稳定性，以及提高内齿圈定位精度；

并在加工台内部设置旋转槽引导开齿组件在升降过程中周期性转动，从而对应开齿速度进行周期性转动开齿组件，在开齿组件一次升降开齿动作的同时实现一个齿槽角度的自动旋转，进而无需另外设置旋转调节机构，进一步提高开齿精度，提高生产效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的主视结构图；

图2是本发明的立体结构示意图；

图3是本发明的局部结构拆分示意图；

图4是本发明的整体结构拆分示意图；

图5是本发明加工台的立体结构示意图；

图6是本发明定位齿的立体结构示意图；

图7是本发明装夹组件的立体结构示意图；

图8是本发明开齿组件的立体结构示意图；

图9是本发明的俯视结构图。

附图标记说明如下：

1、加工台；101、顶环；101a、滑槽；102、固定环；103、定位板；104、菱形槽；104a、竖槽；104b、斜槽；105、限位槽；106、旋转槽；106a、导向槽；106b、换位槽；2、定位齿；201、撑杆；202、弹簧；203、转动座；204、定位杆；3、装夹组件；301、螺杆；301a、外螺纹；302、转动架；303、滑框；304、滑条；304a、驱动板；305、卡箍；306、旋钮；4、齿环；401、齿槽；5、承托组件；501、底座；502、转轴；6、开齿组件；601、同步盘；601a、辐杆；602、转筒；603、径向气缸；604、电机座；605、转动臂；606、滚齿；607、伞齿轮机构；608、传动杆；609、电动机；7、升降组件；701、转动圈；702、轴向气缸。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

参见图1-图9所示，本发明提供了一种大齿圈滚齿自定心工装，包括加工台1和多组定位齿2，多组定位齿2环绕设置于加工台1外圆周侧，加工台1上方设置有作为齿轮加工毛坯工件的齿环4，且加工台1顶部固定有支撑齿环4的装夹组件3，加工台1底部设置有承托组件5，该承托组件5顶部固定有升降组件7，且升降组件7顶部固定有对齿环4内圆周切削生成齿槽401的开齿组件6，利用升降组件7带动开齿组件6升降移动进行开齿动作；

加工台1顶部固定有顶环101，该顶环101上竖向贯穿有多组容纳定位齿2竖向滑移伸入齿槽401内的滑槽101a，顶环101下方的加工台1外圆周侧设置有固定环102，定位齿2底部固定有竖向贯穿固定环102的撑杆201，且撑杆201与固定环102间隙配合，定位齿2下方的撑杆201外侧套设有向下抵紧固定环102的弹簧202，利用弹簧202保持向上对定位齿2的抵紧力。

作为可选的实施方式，加工台1底部外圆周侧对应定位齿2设置有多组定位板103，定位板103外侧设置有菱形槽104，菱形槽104底部设置有限位槽105，菱形槽104包括两组竖向延伸且相互平行的竖槽104a，两组竖槽104a上下侧均设置有倾斜延伸的斜槽104b，限位槽105为“人”字形凹槽，且限位槽105底部两端分别与竖槽104a和斜槽104b相连通，撑杆201底端固定有转动座203，该转动座203底部铰接有定位杆204，定位杆204底端为纵向伸入限位槽105内的弯头结构，具体的，弯头卡紧到限位槽105内，从而能够将定位齿2锁定到远离齿环4位置；

装夹组件3包括两组横向对称固定于加工台1顶部的转动架302，转动架302中部固定有横向延伸的矩形方框状滑框303，滑框303内部滑动配合有矩形长条状的滑条304，两组滑条304相对侧均固定有卡接到齿环4外圆周侧的卡箍305，卡箍305为卡紧齿环4外圆周侧的C形框体结构，滑条304顶部固定有竖向延伸的驱动板304a，两组转动座203顶部横向贯穿有螺杆301，螺杆301与转动座203通过止推轴承转动配合，两组转动座203之间的螺杆301两端设置有两组旋向相反的外螺纹301a，且螺杆301通过两组外螺纹301a与两组驱动板304a螺纹配合，螺杆301两端固定有两组旋钮306，以在需要调节两组卡箍305间距时，旋转旋钮306带动螺杆301转动，利用螺杆301两端旋向相反的两组外螺纹301a支撑两组驱动板304a带动滑条304在滑框303支撑下滑移，实现两组卡箍305的位置调节动作；

承托组件5包括固定于加工台1底部的底座501，加工台1为竖向延伸的圆筒结构，且底座501顶部固定有同轴伸入加工台1内部的转轴502，开齿组件6包括套设于转轴502外圆周侧的同步盘601，同步盘601与转轴502间隙配合，确保同步盘601能够在转轴502外侧自由旋转，同步盘601顶部固定有间隙配合转轴502的转筒602，转筒602顶部固定有沿齿环4径向延伸的径向气缸603，径向气缸603伸缩端固定有电机座604，电机座604前部两侧对称设置有两组转动臂605，且两组转动臂605中部转动配合有滚齿606，电机座604外侧设置有电动机609，该电动机609输出端传动连接有延伸到滚齿606外侧的传动杆608，传动杆608外侧设置有驱动滚齿606转动的伞齿轮机构607，能够利用径向气缸603带动电机座604进行径向移动，以便于将滚齿606抵紧齿环4内圆周壁进行切削开齿；

升降组件7包括通过轴承转动套设于同步盘601外侧的转动圈701，转动圈701底部设置有支撑该转动圈701带动开齿组件6整体进行升降移动的轴向气缸702，轴向气缸702固定于底座501顶侧；

另外，加工台1内圆周侧环绕设置有多组旋转槽106，旋转槽106与定位齿2一一对应，旋转槽106包括竖向延伸的导向槽106a，该导向槽106a底部连通有顶部向外倾斜的换位槽106b，多组旋转槽106彼此首尾连通，同步盘601顶部外圆周侧环绕固定有多组辐杆601a，辐杆601a顶端向外倾斜并延伸到旋转槽106内，辐杆601a与旋转槽106间隙配合，辐杆601a伸入导向槽106a内时，开齿组件6下移，滚齿606旋转进行开齿动作，保证开齿组件6开齿动作下移的平稳性，确保工件质量，辐杆601a跟随同步盘601上移时，辐杆601a移入换位槽106b内，利用倾斜状态的换位槽106b支撑开齿组件6整体向接下来一组齿槽401位置旋转，实现开齿组件6整体的旋转换位动作，换位槽106b内底侧斜面设置有吸引辐杆601a移入该换位槽106b内的磁条，确保辐杆601a能够在升起过程中顺利移入换位槽106b内进行引导换位，限位槽105外侧连通的一组竖槽104a内壁设置有磁吸连接定位杆204的磁块，确保定位杆204上移过程中能够移入靠下方的一组竖槽104a内，确保定位板103能够通过菱形槽104配合限位槽105对定位杆204以及定位齿2进行升降调节锁定。

大齿圈滚齿606自定心工装的装夹方法，包括以下步骤：

a、需要将作为坯料的齿环4切出齿槽401形成内齿轮时，将齿环4放置于装夹组件3的两组卡箍305之间，通过齿环4下压多组定位齿2，从而将多组定位齿2底部撑杆201底端连接的定位杆204下移到卡入限位槽105内位置，此时利用定位杆204卡接限位槽105，以将定位齿2锁定，同时弹簧202保持压缩状态，之后转动旋钮306带动螺杆301转动，利用螺杆301外两组旋向相反的外螺纹301a带动两组驱动板304a支撑滑条304反向滑移，进而利用两组滑条304支撑两组卡箍305彼此靠近，以利用两组卡箍305将齿环4抵紧固定到加工台1上方同轴位置，完成齿环4装夹过程；

b、之后通过轴向气缸702带动开齿组件6整体向下移动，同时通过径向气缸603带动电机座604以及滚齿606向外侧伸出，同时电动机609利用传动杆608驱动滚齿606旋转，以在开齿组件6向外伸出以及向下移动的同时，利用持续旋转的滚齿606向齿环4内圆周切出齿槽401，在开齿组件6整体下移的同时，电机座604底部下移到抵压对应该位置的一组定位齿2，进而对该组定位齿2施加继续下移的压力，该组定位齿2带动撑杆201以及定位杆204继续下移，定位杆204底端弯头脱出限位槽105，该组定位齿2的向下锁定状态解除；

c、同时开齿组件6的同步盘601带动多组辐杆601a同步下移到旋转槽106底部的弯角位置，此时开齿组件6下移到最低位置，齿环4上的一组齿槽401切削加工完毕，之后利用轴向气缸702带动开齿组件6上移，同时径向气缸603收缩，将滚齿606脱离齿槽401，电机座604脱离定位齿2，此时定位齿2受到的下压力消失，且下方定位杆204端部弯头也从限位槽105内脱出，在压缩状态的弹簧202作用下，定位杆204沿另一侧竖槽104a上移到菱形槽104顶角位置，进而将该组定位齿2自动上推到卡入切出的齿槽401内，实现该位置齿槽401的定位；

d、在开齿组件6上移复位过程中，辐杆601a外端部在磁条吸引作用下移入倾斜状态的换位槽106b内，进而利用换位槽106b引导辐杆601a带动开齿组件6整体旋转到另一组导向槽106a顶端位置，实现开齿组件6整体在一组齿槽401切削生成后自动旋转到下一次开槽位置，进而在相邻齿槽401开槽加工时，实现开齿组件6的自动旋转定位。

通过在加工台1上方设置两组间距可调的卡箍305，通过螺杆301两端旋向相反的两组外螺纹301a驱动两组卡箍305反向旋转，进而驱动两组卡箍305实现间距快速调节，以适配不同尺寸的齿圈进行装夹，提高不同外径尺寸的齿环4的装夹定位需要，扩大使用范围；

另外在齿环4下方设置多组能够向上升起卡入切出的齿槽401内的定位齿2，以在依次滚动切削生成齿槽401时能够依次升起多组定位齿2对齿环4进行定位，提高齿环4加工过程的稳定性，以及提高内齿圈定位精度；

并在加工台1内部设置旋转槽106引导开齿组件6在升降过程中周期性转动，从而对应开齿速度进行周期性转动开齿组件6，在开齿组件6一次升降开齿动作的同时实现一个齿槽401角度的自动旋转，进而无需另外设置旋转调节机构，进一步提高开齿精度，提高生产效率。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。