一种立式齿轮表面电子束加工系统技术方案

实用新型专利技术提供一种立式齿轮表面电子束加工系统，其特征在于，包括底座、工作台、真空系统、齿轮夹具系统和电子束束源系统。所述底座为框架结构，所述工作台为一个平面，所述工作台安放于底座上。所述真空系统和齿轮夹具系统均安装于工作台上。所述真空系统包括真空腔体、升降系统、真空度检测装置、分子泵、连接管和机械泵。所述齿轮夹具系统包括驱动电机、传动装置、角度调节装置以及安装支架。本实用新型专利技术的技术效果是毋庸置疑的，利用电子束进行齿轮表面改性，具有变形小、效率高、表面质量纯净等优点，可直接、有效改善材料的表层粗糙度和组织性能，并可处理常规加工不能完成的小直径孔、狭糟、狭缝等特殊型面。

An electronic beam machining system for vertical gear surface

【技术实现步骤摘要】
一种立式齿轮表面电子束加工系统
本技术涉及机械加工装备领域，尤其涉及一种立式齿轮表面电子束加工系统。
技术介绍
齿轮是现代机械装备中应用领域最广、用量最大的机械传动件。我国十二五规划的齿轮市场规模将达到2500亿，齿轮工业已成为中国机械基础件中规模最大的行业。齿轮及齿轮传动装置的设计制造水平将直接影响机械产品的性能和质量，是我国发展战略性新兴产业的重要支撑和从制造大国向制造强国转变的标志性产业。齿轮失效多从表面产生，日本机械学会统计分析表明，齿面失效引起的齿轮传动副失效超过70％，因此齿面性能提高成为当前急需研究解决的问题。传统的热处理技术存在污染严重、周期长、变形较大或硬度难以继续提高等不足。
技术实现思路
本技术的目的是解决传统的热处理技术存在污染严重、周期长、变形较大或硬度难以继续提高等问题。为实现本技术目的而采用的技术方案是这样的，一种立式齿轮表面电子束加工系统，其特征在于，包括底座、工作台、真空系统、齿轮夹具系统和电子束束源系统。所述底座为框架结构，所述工作台为一个平面，所述工作台安放于底座上。所述真空系统和齿轮夹具系统均安装于工作台上。所述真空系统包括真空腔体、升降系统、真空度检测装置、分子泵、连接管和机械泵。所述真空腔体为一端敞口另一端安装有密封腔盖的中空圆柱体，所述真空腔体的敞口端固定于工作台的上表面，所述真空腔体与工作台围成一个封闭的空腔。所述真空腔体的侧面开有观测孔，用以观测加工过程。所述升降系统包括升降立柱、连接件、滚珠丝杠轴和升降减速机。所述升降立柱为中空柱状结构，所述升降立柱安装于工作台的上表面，所述升降立柱长度方向的一端固定于工作台，所述升降立柱的长度方向与工作台所在的平面垂直。所述滚珠丝杠轴安装于升降立柱的空腔内，所述升降立柱的中空空间内具有滚珠丝杠机构。所述滚珠丝杠轴的一端穿过工作台与位于工作台下表面下方的升降减速机相连，另一端连接有连接件，所述连接件包括连接板、固定部Ⅰ和固定部Ⅱ，所述连接板的板面上安装有固定部Ⅰ，所述固定部Ⅰ用于连接滚珠丝杠轴，所述连接板的底端还安装有固定部Ⅱ，所述固定部Ⅱ用于连接真空腔体的密封腔盖。所述密封腔盖与连接件固定连接。所述密封腔盖随着滚珠丝杠轴的升降而升降。所述密封腔盖的上表面安装有电子束束源系统，所述电子束束源系统用以提供强流脉冲电子束，对齿轮进行加工处理。所述真空腔体侧面还连接有连接管，所述连接管的一端连通真空腔体内的空腔，另一端连接分子泵和机械泵，所述分子泵和机械泵并联于连接管上，所述分子泵和机械泵用于将真空腔体内的空腔抽成真空。所述连接管与真空腔体连接的部位还安装有真空度检测装置，所述真空度检测装置用于检测真空腔体内的真空度。所述分子泵和机械泵固定于底座或者底面上。所述齿轮夹具系统包括驱动电机、传动装置、角度调节装置以及安装支架。所述驱动电机包括电机Ⅰ和电机Ⅱ，所述电机Ⅰ为，所述电机Ⅰ和电机Ⅱ均安装于工作台的下表面。所述电机Ⅰ与工作台的下表面之间安装有支撑立柱Ⅰ，所述支撑立柱Ⅰ为中空圆柱结构，所述支撑立柱Ⅰ中穿有自转传动轴Ⅰ。所述电机Ⅰ的转轴与自转传动轴Ⅰ同轴连接，所述自转传动轴Ⅰ穿过支撑立柱Ⅰ的中空部位并穿出工作台的上表面。所述电机Ⅱ与工作台的下表面之间安装有支撑立柱Ⅱ，所述支撑立柱Ⅱ为中空圆柱结构，所述支撑立柱Ⅱ中穿有公转传动轴。所述公转传动轴穿过支撑立柱Ⅱ的中空部位并穿出工作台的上表面。所述传动装置、夹持装置、角度调节装置以及安装支架均位于工作台的上表面和真空腔体围成的封闭的空腔内。所述传动装置包括自转传动轴Ⅰ、自转传动齿轮Ⅰ、自转传动齿轮Ⅱ、自转传动齿轮Ⅲ、自转传动轴Ⅱ、自转传动齿轮Ⅳ、自转传动齿轮Ⅴ、自转传动齿轮Ⅵ、公转传动轴。所述自转传动齿轮Ⅰ安装于自转传动轴Ⅰ穿出工作台上表面的一端，所述自转传动齿轮Ⅱ包括从动自转传动齿轮和主动自转传动齿轮，所述从动自转传动齿轮与自转传动齿轮Ⅰ相啮合，所述主动自转传动齿轮与自转传动齿轮Ⅲ相啮合。所述传动齿轮Ⅲ安装于自转传动轴Ⅱ的一端，所述自转传动轴Ⅱ呈竖直状态。所述自转传动轴Ⅱ的另一端安装有自转传动齿轮Ⅳ，所述自转传动齿轮Ⅴ与自转传动齿轮Ⅳ相啮合。所述自转传动齿轮Ⅵ与自转传动齿轮Ⅴ相啮合，所述自转传动齿轮Ⅵ安装于安装轴的一端，所述安装轴的另一端用于固定齿轮工件。所述公转传动轴的一端与电机Ⅱ相连，另一端与公转支撑平台的中心相连，所述公转传动轴穿过自转传动齿轮Ⅱ的中心，所述公转支撑平台的轴心与自转传动齿轮Ⅱ的轴心共线，所述公转支撑平台位于自转传动齿轮Ⅱ的上方。所述公转支撑平台为一个圆饼结构，所述公转支撑平台上竖直安装有支撑立柱Ⅲ，所述支撑立柱Ⅲ为中空圆柱结构，所述支撑立柱Ⅲ长度方向的一端固定于公转支撑平台的上表面，另一端连接安装支架，所述安装支架为“U”形结构。所述自转传动轴Ⅱ穿过支撑立柱Ⅲ的中心，所述自转传动轴Ⅱ安装自转传动齿轮Ⅲ的一端穿出公转支撑平台的下表面，所述自转传动轴Ⅱ安装自转传动齿轮Ⅳ的一端穿出安装支架的底部。所述公转支撑平台转动时，可带动支撑立柱Ⅲ和安装支架一起运动。所述安装支架的两个侧壁均开有弧形孔，所述弧形孔所对应的圆心位置还开有通孔Ⅰ。所述角度调节装置也为“U”形结构，所述角度调节装置包括一块底板和两块侧板，所述两块侧板上开有对齐的通孔Ⅱ，所述角度调节装置的两块侧板开有通孔Ⅱ的部分位于安装支架的两个侧壁之间。所述通孔Ⅰ和通孔Ⅱ对齐，所述角度调节装置的两块侧板上还具有限位块，以角度调节装置的侧板为基准，所述限位块的最大投影尺寸小于弧形孔的直径。并在通孔Ⅰ和通孔Ⅱ之间穿有旋转轴，所述。所述角度调节装置可以通过旋转轴绕安装支架转动，转动的范围为限位块在弧形孔中转动路径所对应的角度大小。所述角度调节装置的底板上具有通孔，所述安装轴通过通孔穿过角度调节装置的底板。工作时，首先将齿轮工件安装在安装轴上，并通过角度调节装置将齿轮工件的齿轮调节至能够垂直接收电子束束源系统所发出的电子束。安装完毕后通过升降系统将密封腔盖盖合在真空腔体上，使得真空腔体与工作台围成的空间呈密封状态。然后打开机械泵进行预抽真空，同时通过真空度检测装置检测真空度，在预抽真空达到试验要求值时，关闭机械泵，打开分子泵，进行抽真空的工作，直至真空度达到试验要求的数值为止。最后打开电子束束源系统，使其正常工作，发出高能脉冲电子束，在打开电子束束源系统的同时，使电机Ⅰ和电机Ⅱ也开始工作，电机Ⅰ通过自转传动轴Ⅰ带动自转传动齿轮Ⅰ转动，自转传动齿轮Ⅱ随自转传动齿轮Ⅰ的转动而转动，转动的主动自转传动齿轮带动自转传动齿轮Ⅲ转动，接着自转传动齿轮Ⅲ通过自转传动轴Ⅱ带动自转传动齿轮Ⅳ转动，紧跟着自转传动齿轮Ⅳ带动自转传动齿轮Ⅴ转动，最后安装轴在自转传动齿轮Ⅴ的带动下也开始转动，最终使得齿轮工件开始自转。在电机Ⅰ向上传递动力的同时，电机Ⅱ的动力也随着公转传动轴传递给公转支撑平台，所述公转支撑平台转动时会带动安装于公转支撑平台上的支撑立柱Ⅲ以及安装于支撑立柱Ⅲ上的安装支架转动，夹持装置开始公转，也就是齿轮工件的公转。通过观测孔观察加工情况，待加工完成时，关闭电子束束源系统、电机Ⅰ和电机Ⅱ，通过升降升降系统打开密封腔盖。进一步，所述密封腔盖的上方还安装有磁控溅射装置，所述磁控溅射装置用于采用磁控溅射的方式对齿轮工本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种立式齿轮表面电子束加工系统，其特征在于，包括底座(1)、工作台(2)、真空系统、齿轮夹具系统和电子束束源系统；所述底座(1)为框架结构，所述工作台(2)为一个平面，所述工作台(2)安放于底座(1)上；所述真空系统和齿轮夹具系统均安装于工作台(2)上；所述真空系统包括真空腔体(5)、升降系统、真空度检测装置(6)、分子泵(7)、连接管(8)和机械泵(9)；所述真空腔体(5)为一端敞口另一端安装有密封腔盖(502)的中空圆柱体，所述真空腔体(5)的敞口端固定于工作台(2)的上表面，所述真空腔体(5)与工作台(2)围成一个封闭的空腔；所述真空腔体(5)的侧面开有观测孔(501)，用以观测加工过程；所述升降系统包括升降立柱(3)、连接件(301)、滚珠丝杠轴(302)和升降减速机(303)；所述升降立柱(3)为中空柱状结构，所述升降立柱(3)安装于工作台(2)的上表面，所述升降立柱(3)长度方向的一端固定于工作台(2)；所述滚珠丝杠轴(302)安装于升降立柱(3)的空腔内，所述升降立柱(3)的中空空间内具有滚珠丝杠机构；所述滚珠丝杠轴(302)的一端穿过工作台(2)与位于工作台(2)下表面下方的升降减速机(303)相连，另一端连接有连接件(301)，所述连接件(301)包括连接板(3011)、固定部Ⅰ(3012)和固定部Ⅱ(3013)，所述连接板(3011)的板面上安装有固定部Ⅰ(3012)，所述固定部Ⅰ(3012)用于连接滚珠丝杠轴(302)，所述连接板(3011)的底端还安装有固定部Ⅱ(3013)，所述固定部Ⅱ(3013)用于连接真空腔体(5)的密封腔盖(502)；所述密封腔盖(502)与连接件(301)固定连接；所述密封腔盖(502)随着滚珠丝杠轴(302)的升降而升降；所述密封腔盖(502)的上表面安装有电子束束源系统(4)，所述电子束束源系统(4)用以提供强流脉冲电子束，对齿轮进行加工处理；所述真空腔体(5)侧面还连接有连接管(8)，所述连接管(8)的一端连通真空腔体(5)内的空腔，另一端连接分子泵(7)和机械泵(9)，所述分子泵(7)和机械泵(9)并联于连接管(8)上，所述分子泵(7)和机械泵(9)用于将真空腔体(5)内的空腔抽成真空；所述连接管(8)与真空腔体(5)连接的部位还安装有真空度检测装置(6)，所述真空度检测装置(6)用于检测真空腔体(5)内的真空度；所述齿轮夹具系统包括驱动电机、传动装置、角度调节装置以及安装支架(25)；所述驱动电机包括电机Ⅰ(11)和电机Ⅱ(12)，所述电机Ⅰ(11)为，所述电机Ⅰ(11)和电机Ⅱ(12)均安装于工作台(2)的下表面；所述电机Ⅰ(11)与工作台(2)的下表面之间安装有支撑立柱Ⅰ(14)，所述支撑立柱Ⅰ(14)为中空圆柱结构，所述支撑立柱Ⅰ(14)中穿有自转传动轴Ⅰ(1401)；所述电机Ⅰ(11)的转轴与自转传动轴Ⅰ(1401)同轴连接，所述自转传动轴Ⅰ(1401)穿过支撑立柱Ⅰ(14)的中空部位并穿出工作台(2)的上表面；所述电机Ⅱ(12)与工作台(2)的下表面之间安装有支撑立柱Ⅱ(22)，所述支撑立柱Ⅱ(22)为中空圆柱结构，所述支撑立柱Ⅱ(22)中穿有公转传动轴(2201)；所述公转传动轴(2201)穿过支撑立柱Ⅱ(22)的中空部位并穿出工作台(2)的上表面；所述传动装置、夹持装置、角度调节装置(26)以及安装支架(25)均位于工作台(2)的上表面和真空腔体(5)围成的封闭的空腔内；所述传动装置包括自转传动轴Ⅰ(1401)、自转传动齿轮Ⅰ(15)、自转传动齿轮Ⅱ(16)、自转传动齿轮Ⅲ(17)、自转传动轴Ⅱ(18)、自转传动齿轮Ⅳ(19)、自转传动齿轮Ⅴ(20)、自转传动齿轮Ⅵ(21)、公转传动轴(2201)；所述自转传动齿轮Ⅰ(15)安装于自转传动轴Ⅰ(1401)穿出工作台(2)上表面的一端，所述自转传动齿轮Ⅱ(16)包括从动自转传动齿轮(1601)和主动自转传动齿轮(1602)，所述从动自转传动齿轮(1601)与自转传动齿轮Ⅰ(15)相啮合，所述主动自转传动齿轮(1602)与自转传动齿轮Ⅲ(17)相啮合；所述传动齿轮Ⅲ(17)安装于自转传动轴Ⅱ(18)的一端，所述自转传动轴Ⅱ(18)呈竖直状态；所述自转传动轴Ⅱ(18)的另一端安装有自转传动齿轮Ⅳ(19)，所述自转传动齿轮Ⅴ(20)与自转传动齿轮Ⅳ(19)相啮合；所述自转传动齿轮Ⅵ(21)与自转传动齿轮Ⅴ(20)相啮合，所述自转传动齿轮Ⅵ(21)安装于安装轴(28)的一端，所述安装轴(28)的另一端用于固定齿轮工件(27)；所述公转传动轴(2201)的一端与电机Ⅱ(12)相连，另一端与公转支撑平台(23)的中心相连，所述公转传动轴(2201)穿过自转传动齿轮Ⅱ(16)的中心，所述公转支撑平台(23)的轴心与自转传...

【技术特征摘要】
1.一种立式齿轮表面电子束加工系统，其特征在于，包括底座(1)、工作台(2)、真空系统、齿轮夹具系统和电子束束源系统；所述底座(1)为框架结构，所述工作台(2)为一个平面，所述工作台(2)安放于底座(1)上；所述真空系统和齿轮夹具系统均安装于工作台(2)上；所述真空系统包括真空腔体(5)、升降系统、真空度检测装置(6)、分子泵(7)、连接管(8)和机械泵(9)；所述真空腔体(5)为一端敞口另一端安装有密封腔盖(502)的中空圆柱体，所述真空腔体(5)的敞口端固定于工作台(2)的上表面，所述真空腔体(5)与工作台(2)围成一个封闭的空腔；所述真空腔体(5)的侧面开有观测孔(501)，用以观测加工过程；所述升降系统包括升降立柱(3)、连接件(301)、滚珠丝杠轴(302)和升降减速机(303)；所述升降立柱(3)为中空柱状结构，所述升降立柱(3)安装于工作台(2)的上表面，所述升降立柱(3)长度方向的一端固定于工作台(2)；所述滚珠丝杠轴(302)安装于升降立柱(3)的空腔内，所述升降立柱(3)的中空空间内具有滚珠丝杠机构；所述滚珠丝杠轴(302)的一端穿过工作台(2)与位于工作台(2)下表面下方的升降减速机(303)相连，另一端连接有连接件(301)，所述连接件(301)包括连接板(3011)、固定部Ⅰ(3012)和固定部Ⅱ(3013)，所述连接板(3011)的板面上安装有固定部Ⅰ(3012)，所述固定部Ⅰ(3012)用于连接滚珠丝杠轴(302)，所述连接板(3011)的底端还安装有固定部Ⅱ(3013)，所述固定部Ⅱ(3013)用于连接真空腔体(5)的密封腔盖(502)；所述密封腔盖(502)与连接件(301)固定连接；所述密封腔盖(502)随着滚珠丝杠轴(302)的升降而升降；所述密封腔盖(502)的上表面安装有电子束束源系统(4)，所述电子束束源系统(4)用以提供强流脉冲电子束，对齿轮进行加工处理；所述真空腔体(5)侧面还连接有连接管(8)，所述连接管(8)的一端连通真空腔体(5)内的空腔，另一端连接分子泵(7)和机械泵(9)，所述分子泵(7)和机械泵(9)并联于连接管(8)上，所述分子泵(7)和机械泵(9)用于将真空腔体(5)内的空腔抽成真空；所述连接管(8)与真空腔体(5)连接的部位还安装有真空度检测装置(6)，所述真空度检测装置(6)用于检测真空腔体(5)内的真空度；所述齿轮夹具系统包括驱动电机、传动装置、角度调节装置以及安装支架(25)；所述驱动电机包括电机Ⅰ(11)和电机Ⅱ(12)，所述电机Ⅰ(11)为，所述电机Ⅰ(11)和电机Ⅱ(12)均安装于工作台(2)的下表面；所述电机Ⅰ(11)与工作台(2)的下表面之间安装有支撑立柱Ⅰ(14)，所述支撑立柱Ⅰ(14)为中空圆柱结构，所述支撑立柱Ⅰ(14)中穿有自转传动轴Ⅰ(1401)；所述电机Ⅰ(11)的转轴与自转传动轴Ⅰ(1401)同轴连接，所述自转传动轴Ⅰ(1401)穿过支撑立柱Ⅰ(14)的中空部位并穿出工作台(2)的上表面；所述电机Ⅱ(12)与工作台(2)的下表面之间安装有支撑立柱Ⅱ(22)，所述支撑立柱Ⅱ(22)为中空圆柱结构，所述支撑立柱Ⅱ(22)中穿有公转传动轴(2201)；所述公转传动轴(2201)穿过支撑立柱Ⅱ(22)的中空部位并穿出工作台(2)的上表面；所述传动装置、夹持装置、角度调节装置(26)以及安装支架(25)均位于工作台(2)的上表面和真空腔体(5)围成的封闭的空腔内；所述传动装置包括自转传动轴Ⅰ(1401)、自转传动齿轮Ⅰ(15)、自转传动齿轮Ⅱ(16)、自转传动齿轮Ⅲ(17)、自转传动轴Ⅱ(18)、自转传动齿轮Ⅳ(19)、自转传动齿轮Ⅴ(20)、自转传动齿轮Ⅵ(21)、公转传动轴(2201)；所述自转传动齿轮Ⅰ(15)安装于自转传动轴Ⅰ(1401)穿出工作台(2)上表面的一端，所述自转传动齿轮Ⅱ(16)包括从动自转传动齿轮(1601)和主动自转传动齿轮(1602)，所述从动自转传动齿轮(1601)与自转传动齿轮Ⅰ(15)相啮合，所述主动自转传动齿轮(1602)与自转传动齿轮Ⅲ(17)相啮合；所述传动齿轮Ⅲ(17)安装于自转传动轴Ⅱ(18)的一端，所述自转传动轴Ⅱ(18)呈竖直状态；所述自转传动轴Ⅱ(18)的另一端安装有自转传动齿轮Ⅳ(19)，所述自转传动齿轮Ⅴ(20)与自转传动齿轮Ⅳ(19)相啮合；所述自转传动齿轮Ⅵ(21)与自转传动齿轮Ⅴ(20)相啮合，所述自转传动齿轮Ⅵ(21)安装于安装轴(28)的一端，所述安装轴(28)的另一端用于固定齿轮工件(27)；所述公转传动轴(2201)的一端与电机Ⅱ(12)相连，另一端与公转支撑平台(23)的中心相连，所述公转传动轴(2201)穿过自转传动齿轮Ⅱ(16)的中...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨岩，王伦维，张红，罗石林，胡琳，税云秀，
申请(专利权)人：重庆理工大学，
类型：新型
国别省市：重庆,50