超高精密复杂曲面齿条的加工方法及其配套齿轮.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局*CN102678880A*(12)发明专利申请(10)申请公布号CN102678880A(43)申请公布日2012.09.19(21)申请号201110054593.6(22)申请日2011.03.08(71)申请人苏州晓宇宙齿条科技有限公司地址215400江苏省苏州市太仓市沙溪镇太星村协星路(72)发明人朱晓宇(74)专利代理机构南京苏高专利商标事务所(普通合伙)32204代理人柏尚春(51)Int.Cl.F16H55/17(2006.01)F16H55/12(2006.01)F16H55/02(2006.01)F16H55/08(2006.01)F16H55/06(2006.01)权利要求书权利要求书2页2页说明书说明书44页页附图附图77页(54)发明名称超高精密复杂曲面齿条的加工方法及其配套齿轮(57)摘要本发明公开了一种超高精密的齿轮,包括轮骨架、轴承、圆滚柱；轮骨架上设有固定孔；轴承固定在固定孔内，圆滚柱装配于轴承内。本发明还公开了与上述齿轮相匹配的超高精度复杂曲面齿条，该齿条上表面为契合超高精密的齿轮圆滚柱运动抛物线轨迹的锯齿。本发明还公开了上述齿条的加工方法。（1）本发明所述齿轮能够自动调节受力，提高了齿轮的传动精度，降低了齿轮在传动过程中的噪音；（2）齿条的齿面形状契合齿轮圆滚柱运动轨迹，能够实现无间隙、超低误差的精确传动；（3）齿条采用多次渐进式的加工方法，实现了齿条齿形的高精度加工。CN102678ACN102678880A权利要求书1/2页1.一种超高精密的齿轮，其特征在于：它包括：轮骨架（11）、轴承（12）、圆滚柱（13）；所述轮骨架（11）上设有固定孔（111）；轴承（12）固定在固定孔（111）内，圆滚柱（13）装配于轴承（12）内。2.根据权利要求1所述的超高精密的齿轮，其特征在于：所述轮骨架（11）为工字型，由上端面（112）、下端面（114）和中间连接柱（113）构成，中间连接柱（113）位于上端面（112）、下端面（114）之间，上端面（112）和下端面（114）上设有固定孔（111），并且上端面（112）与下端面（114）上的固定孔位置大小一一对应。3.根据权利要求2所述的超高精密的齿轮，其特征在于：所述轴承（12）为一组，每个固定孔内配一个轴承，固定孔与轴承之间为过盈配合；所述圆滚柱为一组，每个轴承内配一根圆滚柱，圆滚柱与轴承精密配合。4.根据权利要求3所述的超高精密的齿轮，其特征在于：所述齿轮的轮骨架两端还配有防止圆滚柱（13）轴向滑动的挡片（14）。5.一种与超高精密的齿轮相适配的超高精度复杂曲面齿条，其特征在于：所述齿条上表面为契合超高精密的齿轮圆滚柱运动轨迹的锯齿（21）。6.根据权利要求5所述的超高精度复杂曲面齿条，其特征在与：所述锯齿（21）齿面的形状按照如下方法得出：（1）取与齿条匹配的齿轮的垂直于轴向的横截面；（2）从横截面中单独取出圆滚柱横截面放入坐标系中，作出圆滚柱横截面的外切圆,外切圆半径为a；圆滚柱半径为b；外切圆周长为2πa；圆滚柱个数为n；（3）按照如下公式求出外切圆上任意一点(x,y)的1/4周期的轨迹L1；x=at-bsint；y=a-bcost；t为（x,y）点在坐标系中的角度;（4）将L1沿Y轴方向做镜像得到轨迹L2；（5）将L1向左平移距离b;将L2向右平移距离b;将L1和L2下端补上滚珠半圆轨迹，得到轨迹L3；（6）将轨迹L3沿X轴方向平移，每次平移距离d=2πa/n；并保留原有轨迹，得到一个轨迹群；（7）保留轨迹群中相邻两条轨迹交点以下的轨迹，得到一条新的轨迹L4；L4即为锯齿齿面轨迹，按照齿条要求长度选取锯齿长度做成齿条即可。7.一种超高精度复杂曲面齿条的加工方法，其特征在于：该方法的步骤如下：（1）对选取的型材做机械性能处理，即对型材做热加工，加热温度为850摄氏度-1100摄氏度，加热时间为24小时-48小时；（2）对做过机械性能处理的形成做粗加工，按照要求的形状作出粗略的造型，在型材表面形成齿面，即在要求数据参数的基础上放2-3mm的单边余量；（3）去应力处理，即再次进行热加工，加工温度保持在600摄氏度-650摄氏度；保温时间4-8小时；（4）加工半径，即将齿面加工到接近要求的尺寸，单边余量为0.4-0.6mm;2CN102678880A权利要求书2/2页（5）对齿面进行高频淬火，淬火温度控制在1100摄氏度-1200摄氏度，将硬度HRC调整到50-62度；（6）外形精修，按照要求的尺寸进行精加工，除齿面余量预留0.1-0.3mm，其余尺寸做到要求范围；（7）按照要求的曲面形状精磨齿面，采用七轴成型磨床精磨齿面上的内凹面和外凸面。3CN102678880A说明书1/4页超高精密复杂曲面齿条的加工