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CN107498406B - 一种差动主轴箱 - Google Patents

一种差动主轴箱 Download PDF

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Abstract

一种差动主轴箱，包括有差动主轴箱外箱体，外箱体的上部设有磨杆箱部分、下部设有行星机构；磨杆箱部分用于珩磨杆与芯杆的同步转动，行星机构用于珩磨杆与芯杆的相对转动。差动主轴箱，主轴旋转过程中，芯杆随同珩磨杆同步旋转。当需要改变珩磨头尺寸即改变珩磨头与工件的压力时，伺服电机驱动差动机构，从而芯杆与珩磨杆相对转动，根据设定的信号和珩磨压力转动角度。在正常珩磨过程中，驱动差动机构的伺服电机停止工作，珩磨杆驱动珩磨头旋转，而此时芯杆随着珩磨杆转动。差动机构通过行星轮系实现。与传统的珩磨加工相比能够精确控制珩磨压力，加工精度稳定可靠，它的研发成功，使深孔珩磨加工的工艺提高到了一个新的水平。

Description

一种差动主轴箱
技术领域
本发明涉及机械加工制造领域，尤其是一种差动主轴箱。
背景技术
目前一些缸筒的内孔加工比如说枪管、炮管等需采用珩磨加工工艺。传统的珩磨加工主轴箱后端连接一个液压油缸，通过油缸推动珩磨头内部顶杆来工作。这种珩磨加工有不足之处：1、万向珩磨头经过顶杆顶紧后起不到万向作用；2、液压油缸以一个恒定的力施加到内孔壁上，由于液压油的缓冲，不能实时改变珩磨压力。随着伺服控制技术的发展，应用伺服电机实时控制珩磨头与工件内壁的压力成为可能。
发明内容
为了解决上述现有技术中存在的问题，本发明提供一种差动主轴箱，用于实现珩磨过程中压力实时控制，从而保证加工内孔尺寸一致，在加工效率、加工精度和稳定性上明显提高。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种差动主轴箱，包括有差动主轴箱外箱体，外箱体的上部设有磨杆箱部分、下部设有行星机构；磨杆箱部分用于珩磨杆与芯杆的同步转动，行星机构用于珩磨杆与芯杆的相对转动。
珩磨杆与芯杆的同步转动：磨杆箱部分中，主电机连接于第I齿轮轴的前端，第I齿轮轴的中端的齿轮连接于第II齿轮轴的第一主动轮；第II齿轮轴的第一从动轮连接于第Ⅲ齿轮轴上的第二主动轮；第Ⅲ齿轮轴上的第二从动轮连接于芯杆齿轮轴上的第三主动轮；芯杆齿轮轴通过第一万向联轴节与珩磨杆连接成一体将动力输出；此时，芯杆驱动电机不旋转，连同第V齿轮轴、第四主动轮、第VII齿轮轴上的第四从动轮均处于固定不动状态。
珩磨杆与芯杆的相对转动：伺服电机驱动第V齿轮轴转动，第V齿轮轴上的第四主动轮连接于第VII齿轮轴的主动轮；第VII齿轮轴的从动轮连接于芯杆齿轮轴上的主动轮，芯杆齿轮轴上的第二齿轮连接于第VI齿轮轴上的主动轮；芯杆齿轮轴通过第一万向联轴节与珩磨杆连接成一体将动力输出。
珩磨杆两端经由法兰盘固定，内部的芯杆左端连接于第三万向联轴节、右端连接于连接杆，连接杆经由第二万向联轴节驱动长齿轮转动，长齿轮通过齿轮齿条机构驱动齿棒沿着珩磨架的内孔运动，从而带动珩磨条径向运动。
本发明和现有技术相比，其优点在于：
本方案的差动主轴箱，主轴旋转过程中，芯杆随同珩磨杆同步旋转。当需要改变珩磨头尺寸即改变珩磨头与工件的压力时，伺服电机驱动差动机构，从而芯杆与珩磨杆相对转动，根据设定的信号和珩磨压力转动角度。在正常珩磨过程中，驱动差动机构的伺服电机停止工作，珩磨杆驱动珩磨头旋转，而此时芯杆随着珩磨杆转动。差动机构通过行星轮系实现。
本方案的差动主轴箱应用于以油缸缸筒内孔表面珩磨加工为代表的深孔加工领域；应用于缸筒精密加工的内孔；通过伺服电机实时调整珩磨压力，保证珩磨内孔尺寸的一致；通过以上所描述的工作方法调整珩磨压力；根据不同的工件材质、以及热处理状况，选择合理的切削参数，以保证珩磨的最佳使用效果。
本方案的差动主轴箱属国内首创，与传统的珩磨加工相比能够精确控制珩磨压力，加工精度稳定可靠，它的研发成功，使深孔珩磨加工的工艺提高到了一个新的水平。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明差动主轴箱的总体结构示意图；
图2为本发明磨杆箱的结构示意图；
图3为本发明行星机构的结构示意图；
图4为本发明珩磨头的结构示意图。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
一种差动主轴箱，包括有差动主轴箱外箱体，外箱体的上部设有磨杆箱部分、下部设有行星机构；磨杆箱部分用于珩磨杆与芯杆15的同步转动，行星机构用于珩磨杆与芯杆15的相对转动。
珩磨杆与芯杆15的同步转动：磨杆箱部分中，主电机1连接于第I齿轮轴2的前端，第I齿轮轴2的中端的齿轮3连接于第II齿轮轴5的第一主动轮4；第II齿轮轴5的第一从动轮6连接于第Ⅲ齿轮轴9上的第二主动轮7；第Ⅲ齿轮轴9上的第二从动轮8连接于芯杆齿轮轴48上的第三主动轮10；芯杆齿轮轴48通过第一万向联轴节12与珩磨杆14连接成一体将动力输出；此时，芯杆驱动电机28不旋转，连同第V齿轮轴45、第四主动轮43、第VII齿轮轴上的第四从动轮39均处于固定不动状态。
珩磨杆与芯杆15的相对转动：伺服电机28驱动第V齿轮轴45转动，第V齿轮轴45上的第四主动轮43连接于第VII齿轮轴49的主动轮；第VII齿轮轴49的第四从动轮39连接于芯杆齿轮轴48上的主动轮36，芯杆齿轮轴48上的第二齿轮35连接于第VI齿轮轴46上的主动轮47；芯杆齿轮轴48通过第一万向联轴节12与珩磨杆14连接成一体将动力输出。
珩磨杆14两端经由法兰盘16固定，内部的芯杆15左端连接于第三万向联轴节13、右端连接于连接杆27，连接杆27经由第二万向联轴节26驱动长齿轮24转动，长齿轮24通过齿轮齿条机构驱动齿棒22沿着珩磨架23的内孔运动，从而带动珩磨条21径向运动。
齿轮3的齿数为Z=21，第一主动轮4的齿数为Z=45，第一从动轮6的齿数为Z=21，第二主动轮7的齿数为Z=45，第二从动轮8的齿数为Z=22，第三主动轮10的齿数为Z=48，第四主动轮43的齿数为Z=33，第四从动轮39的齿数为Z=70。
第一齿轮41与第二齿轮35的传动为定轴轮系，Z35=18，Z47=18，Z46=12，Z36=24，Z37=36，Z38=9，Z40=15，Z41=30，传动比为：=1，即第IV齿轮轴与芯杆15同步旋转，两者不发生角度位移。
将第四从动轮39作为行星轮系的行星架，Z39=70，Z43=33，Z46=12，Z36=24，Z35=18，Z47=18，则行星轮系的传动比：=2，=70/23。
一种差动主轴箱的详细操作方法，包括以下步骤：
步骤1：差动主轴箱横向移动带动珩磨头进入工件内孔；
步骤2：伺服电机28驱动珩磨头扩张，通过伺服电机28扭矩控制珩磨压力；
步骤3：主电机启动，珩磨头往复运动进行珩磨加工，在这个过程中，伺服电机根据设定的珩磨扭矩即珩磨压力正转、反转或者停止；
步骤4：按照设定的珩磨程序结束后伺服电机28启动，珩磨头直径尺寸缩小；
步骤5：珩磨结束。
尽管已经对上述各实施例进行了描述，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改，所以以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利保护范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围之内。

Claims (4)

1.一种差动主轴箱，包括有差动主轴箱外箱体，其特征在于，外箱体的上部设有磨杆箱部分、下部设有行星机构；磨杆箱部分用于珩磨杆与芯杆（15）的同步转动，行星机构用于珩磨杆与芯杆（15）的相对转动；
珩磨杆与芯杆（15）的同步转动：磨杆箱部分中，主电机（1）连接于第I齿轮轴（2）的前端，第I齿轮轴（2）的中端的齿轮（3）连接于第II齿轮轴（5）的第一主动轮（4）；第II齿轮轴（5）的第一从动轮（6）连接于第Ⅲ齿轮轴（9）上的第二主动轮（7）；第Ⅲ齿轮轴（9）上的第二从动轮（8）连接于芯杆齿轮轴（48）上的第三主动轮（10）；芯杆齿轮轴（48）通过第一万向联轴节（12）与珩磨杆（14）连接成一体将动力输出；此时，芯杆驱动电机（28）不旋转，连同第V齿轮轴（45）、第四主动轮（43）、第VII齿轮轴上的第四从动轮（39）均处于固定不动状态；
珩磨杆与芯杆（15）的相对转动：伺服电机（28）驱动第V齿轮轴（45）转动，第V齿轮轴（45）上的第四主动轮（43）连接于第VII齿轮轴（49）的主动轮；第VII齿轮轴（49）的第四从动轮（39）连接于芯杆齿轮轴（48）上的主动轮（36），芯杆齿轮轴（48）上的第二齿轮（35）连接于第VI齿轮轴（46）上的主动轮（47）；芯杆齿轮轴（48）通过第一万向联轴节（12）与珩磨杆（14）连接成一体将动力输出；
珩磨杆（14）两端经由法兰盘（16）固定，内部的芯杆（15）左端连接于第三万向联轴节（13）、右端连接于连接杆（27），连接杆（27）经由第二万向联轴节（26）驱动长齿轮（24）转动，长齿轮（24）通过齿轮齿条机构驱动齿棒（22）沿着珩磨架（23）的内孔运动，从而带动珩磨条（21）径向运动。
2.根据权利要求1所述的差动主轴箱，其特征在于，齿轮（3）的齿数为Z=21，第一主动轮（4）的齿数为Z=45，第一从动轮（6）的齿数为Z=21，第二主动轮（7）的齿数为Z=45，第二从动轮（8）的齿数为Z=22，第三主动轮（10）的齿数为Z=48，第四主动轮（43）的齿数为Z=33，第四从动轮（39）的齿数为Z=70。
3.根据权利要求1所述的差动主轴箱，其特征在于，第一齿轮（41）与第二齿轮（35）的传动为定轴轮系，Z35=18，Z47=18，Z46=12，Z36=24，Z37=36，Z38=9，Z40=15，Z41=30，传动比为：=1，即第IV齿轮轴与芯杆（15）同步旋转，两者不发生角度位移。
4.根据权利要求1所述的差动主轴箱，其特征在于，将第四从动轮（39）作为行星轮系的行星架，Z39=70，Z43=33，Z46=12，Z36=24，Z35=18，Z47=18，则行星轮系的传动比：=2，=70/23。
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Inventor after: Qi Peng

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Inventor before: Qi Peng

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