插齿加工时去毛刺研究

□ 乔凌云 □ 卢 宇 □ 陈晓莉 □ 邹 雨

宜昌长机科技有限责任公司 湖北宜昌 443000

1 研究背景

某汽车零部件配套公司寻求笔者公司供应一台插齿机及专用去毛刺机构,用于加工汽车变速箱盘形齿轮。该公司要求盘形齿轮在进行插齿加工时,齿底端面产生的毛刺由机床去毛刺机构自动去除。

盘形齿轮如图1所示。所要加工的齿部位于盘形齿轮上部,齿形为标准渐开线齿形。值得注意的是,齿部齿底端面A面低于盘形齿轮法兰上端面B面,齿底端面去毛刺动作较难实现，原因是传统去毛刺机构适用的零件,齿底端面都高于法兰面。

▲图1 盘形齿轮

传统自动去毛刺机构工作原理如图2所示。去毛刺机构的刀片、刀杆在后部油缸的推动下沿导轨做直线运动,刀片直接被送至齿底，随着插齿时工件的旋转,实现自动去毛刺。很显然,由于A面比B面低,传统去毛刺机构实现不了去毛刺的功能。

2 去毛刺动作轨迹

分析盘形齿轮的特征,笔者提出去毛刺机构采用X、Y两个方向轨迹动作相结合的方式。去毛刺动作轨迹如图3所示，实例如图4所示。

▲图2 传统去毛刺机构工作原理

▲图3 去毛刺动作轨迹

▲图4 去毛刺实例

刀片从初始位置J开始沿X方向平移,停止在盘形齿轮凹槽上方位置K。然后沿Y方向移动,下降至凹槽中位置L。刀片再次沿X方向移动,到达齿底端面位置M停止。刀片返回时，沿原轨迹由位置M返回位置J。

3 去毛刺机构

针对盘形齿轮,笔者设计了一种去毛刺机构，如图5所示。

为了实现刀片X方向分段运动，控制刀片停止在位置K的准确性,将传统的油缸推动改为伺服电机加滚珠丝杠副形式。为了实现刀片Y方向移动,在Y方向设计了一个小油缸,油缸活塞杆升降位置对应刀片位置K、L。刀片的高度可以通过刀座下方的螺钉微调,提高去毛刺的效果。

▲图5 去毛刺机构

4 去毛刺步骤

(1) 在盘形齿轮进行插齿过程中,同步启动去毛刺机构。

(2) 启动伺服电机,通过伺服电机驱动滚珠丝杠副,进而驱动底板沿直线导轨副X方向移动,使刀片到达盘形齿轮中心环形槽的正上方，然后伺服电机停止运行。

(3) 启动液压油缸,通过液压油缸带动刀座体沿Y方向下降,同时带动刀片下降,使刀片伸入盘形齿轮中心环形槽的内部,进而使刀片顺利进入需要去除毛刺的空间。

(4) 再次启动伺服电机驱动滚珠丝杠副,通过滚珠丝杠副驱动刀片伸入需要去除毛刺的空间,并使刀片与齿部齿底端面相配合。

(5) 插齿机正常工作过程中带动盘形齿轮转动,盘形齿轮转动经过刀片时,实现去除齿部齿底端面毛刺的功能。

(6) 盘形齿轮插齿加工完成后,齿部齿底端面的毛刺一并去除。

5 结束语

笔者对盘形齿轮插齿加工时的去毛刺问题进行研究，设计了去毛刺机构和轨迹,实现了对盘形齿轮齿部齿底端面毛刺的自动去除。试验证明，去毛刺机构去除齿部毛刺效果良好,效率高，大大减轻了工人的劳动强度,节约了生产成本。