插齒加工時去毛刺研究

□ 喬凌云 □ 盧 宇 □ 陳曉莉 □ 鄒 雨

宜昌長機科技有限責任公司 湖北宜昌 443000

1 研究背景

某汽車零部件配套公司尋求筆者公司供應一臺插齒機及專用去毛刺機構,用于加工汽車變速箱盤形齒輪。該公司要求盤形齒輪在進行插齒加工時,齒底端面產生的毛刺由機床去毛刺機構自動去除。

盤形齒輪如圖1所示。所要加工的齒部位于盤形齒輪上部,齒形為標準漸開線齒形。值得注意的是,齒部齒底端面A面低于盤形齒輪法蘭上端面B面,齒底端面去毛刺動作較難實現，原因是傳統去毛刺機構適用的零件,齒底端面都高于法蘭面。

▲圖1 盤形齒輪

傳統自動去毛刺機構工作原理如圖2所示。去毛刺機構的刀片、刀桿在后部油缸的推動下沿導軌做直線運動,刀片直接被送至齒底，隨著插齒時工件的旋轉,實現自動去毛刺。很顯然,由于A面比B面低,傳統去毛刺機構實現不了去毛刺的功能。

2 去毛刺動作軌跡

分析盤形齒輪的特征,筆者提出去毛刺機構采用X、Y兩個方向軌跡動作相結合的方式。去毛刺動作軌跡如圖3所示，實例如圖4所示。

▲圖2 傳統去毛刺機構工作原理

▲圖3 去毛刺動作軌跡

▲圖4 去毛刺實例

刀片從初始位置J開始沿X方向平移,停止在盤形齒輪凹槽上方位置K。然后沿Y方向移動,下降至凹槽中位置L。刀片再次沿X方向移動,到達齒底端面位置M停止。刀片返回時，沿原軌跡由位置M返回位置J。

3 去毛刺機構

針對盤形齒輪,筆者設計了一種去毛刺機構，如圖5所示。

為了實現刀片X方向分段運動，控制刀片停止在位置K的準確性,將傳統的油缸推動改為伺服電機加滾珠絲杠副形式。為了實現刀片Y方向移動,在Y方向設計了一個小油缸,油缸活塞桿升降位置對應刀片位置K、L。刀片的高度可以通過刀座下方的螺釘微調,提高去毛刺的效果。

▲圖5 去毛刺機構

4 去毛刺步驟

(1) 在盤形齒輪進行插齒過程中,同步啟動去毛刺機構。

(2) 啟動伺服電機,通過伺服電機驅動滾珠絲杠副,進而驅動底板沿直線導軌副X方向移動,使刀片到達盤形齒輪中心環形槽的正上方，然后伺服電機停止運行。

(3) 啟動液壓油缸,通過液壓油缸帶動刀座體沿Y方向下降,同時帶動刀片下降,使刀片伸入盤形齒輪中心環形槽的內部,進而使刀片順利進入需要去除毛刺的空間。

(4) 再次啟動伺服電機驅動滾珠絲杠副,通過滾珠絲杠副驅動刀片伸入需要去除毛刺的空間,并使刀片與齒部齒底端面相配合。

(5) 插齒機正常工作過程中帶動盤形齒輪轉動,盤形齒輪轉動經過刀片時,實現去除齒部齒底端面毛刺的功能。

(6) 盤形齒輪插齒加工完成后,齒部齒底端面的毛刺一并去除。

5 結束語

筆者對盤形齒輪插齒加工時的去毛刺問題進行研究，設計了去毛刺機構和軌跡,實現了對盤形齒輪齒部齒底端面毛刺的自動去除。試驗證明，去毛刺機構去除齒部毛刺效果良好,效率高，大大減輕了工人的勞動強度,節約了生產成本。