一种基于仿形加工原理的齿轮超声强化装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于仿形加工原理的齿轮超声强化装置，包括机架，在机架上平行的安装有第一心轴、第二心轴，第二心轴随第一心轴同步转动，第一心轴上安装有靠模齿轮；在机架上布置有连接滑板，连接滑板与机架间移动副连接；在连接滑板的一端固定有滚子支撑架，滚子支撑架上安装仿形滚子；仿形滚子的前端与靠模齿轮的齿面接触，尾部套有压缩弹簧，压缩弹簧的尾部受限于机架；在连接滑板的另一端安装有超声波发生器，超声波发生器与连接滑板间布置有导轨，超声波发生器经涡轮蜗杆由第二电机驱动在导轨上移动；超声波发生器上的超声工具头轴心线与第二心轴的轴心线垂直。本发明专利技术工作效率高，提高了齿轮齿面的强度和质量，延长了齿轮的使用寿命。

A gear ultrasonic strengthening device based on profiling machining principle

The invention relates to a gear ultrasonic strengthening device based on the principle of copying processing, including a frame. A first heart shaft and a second axis are installed on the frame. The second heart shaft is synchronously rotated with the first axis. The first axis is mounted with a die gear; a connecting slide plate is arranged on the frame, and the connecting slide plate is moved between the frame and the frame. A side connection; a roller support frame is fixed at one end of the connecting slide. The roller support frame is fitted with a copying roller; the front end of the copying roller contacts the tooth surface of the die gear, the tail is set with a compression spring, the tail of the compression spring is limited to the rack; the other end of the connecting slide is installed with an ultrasonic generator and an ultrasonic generator. A guide is arranged between the connecting slide plate, the ultrasonic generator is driven on the guide rail by the second motor, and the axis line of the ultrasonic tool head on the ultrasonic generator is perpendicular to the axis of the second axis. The invention has high working efficiency, improves the strength and quality of the gear tooth surface, and prolongs the service life of the gear.

【技术实现步骤摘要】
一种基于仿形加工原理的齿轮超声强化装置
本专利技术涉及齿轮轮齿表面强化技术，将超声深滚技术与传统的仿形工艺相结合，设计一种基于仿形加工原理的齿轮超声强化装置，降低工件的表面粗糙度，进而达到增强齿轮的使用寿命的目的。
技术介绍
根据齿轮的传动特点，其常见的破坏形式有点蚀、磨损、胶合、断裂等。这些破坏一旦形成会造成传动精度的下降，进而产生噪音和振动；甚至是严重的安全事故。日本对齿轮失效形式的调查研究表明，齿轮的失效形式大都发生在齿轮的表面，换而言之，齿轮表面质量和强度的优劣对整个传动系统的寿命有着深远的影响。目前，表面渗碳、渗氮技术在齿轮的强化中已经获得了广泛的应用。表面渗碳、渗氮技术是利用“加热扩散”的方式将氮、碳元素深入金属或零件表面，形成表面合金层。渗氮技术能获得较好的表面质量，具有硬度高、耐磨性好、变形小的特点，但是生产周期长、成本高、渗氮层薄且脆性大，不能承受太大的接触应力和高的冲击载荷。渗碳技术能获得较深的渗层，承载能力强，但是温度要求高、变形大，表面的质量差。喷丸强化技术，其原理是向基体发射高速弹丸，施加足够大的冲击力，从而使基体表面吸收较多的能量，并产生塑性变形，形成残余压应力，改善表面性能，达到延长使用寿命的目的。但是强化后的基体表面光整度较差，一般需要进行后续的精加工。这就提高的生产成本。而且由于高速粒子运动方向的不确定性，强化后的表面应力不均匀，极易在轮齿表面产生微观裂纹，损害轮齿寿命。热喷涂技术的原理是喷涂材料被加热至溶化或半溶化状态，然后以一定的速度将其喷射沉积到基体表面形成涂层。在齿轮强化方面，等离子喷涂技术应用较为广泛，具有理想的加工效果，能有效提高齿面硬度，降低表面粗糙度，但是热喷涂设备比较昂贵，维护保养费用高，经济效益低。激光淬火技术作为一种新型热加工工艺，其原理是利用高能量的激光束冲击基体表面，使基体表面粒子发生相变，随之基体自身冷却，形成马氏体，从而提高基体的表面硬度。相比于传统的淬火工艺，激光淬火能在基体表面形成较为均匀的硬化层，基体变形小，适用于加工精度要求较高的场所。但是，激光淬火技术的不足之处在于其加工成本高，要求有专门的技术操作人员支持，且该技术在一定程度上破坏了基体表面的粗糙度。近年来，随着超声波技术的不断深入研究，超声波技术在各个领域内得到了广泛的应用，这其中就包括超声深滚技术。超声深滚技术的工作原理是利用超声工具产生的高频高能量的机械振动，以较高的速度撞击工件表面，工件表面吸收能量，并发生一定程度的塑性变形产生加工硬化以达到强化的目的，同时可以降低工件表面的粗糙度，进而达到提高工件表面质量，增强使用寿命的目的。但是目前现有的超声深滚技术只用于外圆、平面等十分规则的轮廓面的加工硬化，对于渐开线齿轮以及其他较为复杂的外轮廓面并不能有效的进行加工。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于仿形加工原理的齿轮超声强化装置，提高齿轮齿面的强度和质量，延长齿轮的使用寿命。本专利技术的技术方案：一种基于仿形加工原理的齿轮超声强化装置，包括机架，在机架上平行的安装有第一心轴、第二心轴，第一心轴由第一电机驱动，第二心轴经皮带轮、同步带传动随第一心轴同步转动，第一心轴上安装有靠模齿轮；在机架上布置有连接滑板，连接滑板与机架间移动副连接，移动方向与第一心轴的轴心线垂直；在连接滑板的一端固定有滚子支撑架，滚子支撑架上安装仿形滚子；仿形滚子的前端与靠模齿轮的齿面接触，尾部套有压缩弹簧，压缩弹簧的尾部受限于机架；在连接滑板的另一端安装有超声波发生器，超声波发生器与连接滑板间布置有导轨，导轨平行于第二心轴的轴心线，超声波发生器经涡轮蜗杆由第二电机驱动在导轨上移动；超声波发生器上的超声工具头轴心线与第二心轴的轴心线垂直。所述压缩弹簧的尾部穿过机架上的通孔后由弹簧压盖限位，弹簧压盖由调节螺钉连接到机架上。本专利技术采用仿形加工原理，其仿形滚子通过滚子支撑架、连接滑板、超声波发生器及超声工具头形成刚性连接，使仿形滚子与超声工具头在同步带与连接滑板的带动下产生同步运动，使超声工具头沿被加工齿轮的渐开线齿轮外廓运动；同时超声波发生器及超声工具头在涡轮蜗杆与第二电机的带动下，沿被加工齿轮的轴线方向进给，完成整个轮齿表面的强化，使被强化齿轮表层产生一定深度的残余应力层来改善轮齿磨削后的应力状态和改善轮齿表面的粗糙度，最终实现提高齿轮使用寿命的目的。本专利技术结构简单，工作效率高。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。图2是本专利技术中超声工具头与被加工齿轮的齿面接触示意图(放大)。图3是本专利技术中仿形滚子部分及仿形滚子与靠模齿轮的齿面接触示意图(放大)。图中：1第一电机；2皮带轮；3同步带；4第一心轴；5轴承；6机架；7压缩弹簧；8弹簧压盖；9仿形滚子；10滚子支撑架；11轴端压盖；12螺母；13靠模齿轮；14连接滑板；15导轨；16第二电机；17涡轮蜗杆；18超声波发生器；19被加工齿轮；20第二心轴；21超声工具头；22调节螺钉。具体实施方式将超声深滚技术与仿形加工有机结合，研制出一种基于仿形加工原理的齿轮超声强化装置，用于改善轮齿表面质量和强度来提高齿轮传动系统的使用寿命，对于国民经济生产有着突出的意义。下面结合附图对本专利技术作详细描述。如图1至3所示，连接滑板14底部通过滑轨安装在机架6上，连接滑板14可以沿仿形滚子9的轴心线方向水平移动。第一心轴4与第二心轴20平行地安装在机架6上。第一心轴4一端连接皮带轮2和第一电机1，另一端连接靠模齿轮13；第二心轴20一端连接皮带轮2，另一端连接被加工齿轮19(齿数、模数与靠模齿轮13一致)；在皮带轮2和同步带3的作用下，第一心轴4和第二心轴20实现同步运动。被加工齿轮19和靠模齿轮13通过心轴的轴肩和轴端压盖11完成轴向固定，通过螺母12将齿轮压紧实现靠模齿轮13和被加工齿轮19在心轴上的固定。滚子支撑架10安装在连接滑板14上，滚子支撑架10上安装仿形滚子9。通过改变仿形滚子9上压缩弹簧7的压缩量，可调节仿形滚子9在靠模齿轮13齿面上静压力。压缩弹簧7套在仿形滚子9的尾部并穿过机架6上的通孔后由弹簧压盖8限位，弹簧压盖8在由调节螺钉22连接到机架6上。通过扭动调节螺钉22来改变压缩弹簧7的压缩量，从而保证仿形滚子9与靠模轮齿13表面始终保持接触。第一电机1转动，通过联轴器带动第一心轴4转动，第一心轴4上的皮带轮2和同步带3带动第二心轴20同步转动，靠模齿轮13通过键连接在第一心轴4上，第一心轴4带动靠模齿轮13转动。仿形滚子9的尾端在压缩弹簧7、压缩弹簧压盖8和调节螺钉22的作用下，其前端紧密与靠模齿轮13齿面接触，随着靠模齿轮13的转动，仿形滚子9产生一个往复直线运动，由于仿形滚子9通过滚子支撑架10固定在连接滑板14上，连接滑板14带动超声工具头21与仿形滚子9同步往复直线运动，进而保证超声工具头21与被加工齿轮19齿面充分接触，超声工具头21在超声波发生装器18的作用下高频振动，不断冲击被加工齿轮19的齿面，实现局部超声强化；第二电机16通过联轴器带动涡轮蜗杆17转动，通过涡轮蜗杆17将转动变为直线运动，超声波发生器18底部与连接滑板14之间安装有导轨15，从而带动超声波发生器18实现沿导轨15往复运动(也就是被加工齿轮19的齿面轴向)，最终实现对整个被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于仿形加工原理的齿轮超声强化装置，其特征是：包括机架，在机架上平行的安装有第一心轴、第二心轴，第一心轴由第一电机驱动，第二心轴经皮带轮、同步带传动随第一心轴同步转动，第一心轴上安装有靠模齿轮；在机架上布置有连接滑板，连接滑板与机架间移动副连接，移动方向与第一心轴的轴心线垂直；在连接滑板的一端固定有滚子支撑架，滚子支撑架上安装仿形滚子；仿形滚子的前端与靠模齿轮的齿面接触，尾部套有压缩弹簧，压缩弹簧的尾部受限于机架；在连接滑板的另一端安装有超声波发生器，超声波发生器与连接滑板间布置有导轨，导轨平行于第二心轴的轴心线，超声波发生器经涡轮蜗杆由第二电机驱动在导轨上移动；超声波发生器上的超声工具头轴心线与第二心轴的轴心线垂直。

【技术特征摘要】
1.一种基于仿形加工原理的齿轮超声强化装置，其特征是：包括机架，在机架上平行的安装有第一心轴、第二心轴，第一心轴由第一电机驱动，第二心轴经皮带轮、同步带传动随第一心轴同步转动，第一心轴上安装有靠模齿轮；在机架上布置有连接滑板，连接滑板与机架间移动副连接，移动方向与第一心轴的轴心线垂直；在连接滑板的一端固定有滚子支撑架，滚子支撑架上安装仿形滚子；仿形滚子的前端与靠模齿轮的齿面接触，尾部套有压缩弹...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈爽，王迅，吴申，
申请(专利权)人：江西理工大学，
类型：发明
国别省市：江西,36