一种高精度齿条精磨设备的制作方法

本技术涉及齿条加工，尤其是涉及一种高精度齿条精磨设备。

背景技术：

1、齿条通常具有一个用于装配定位或与其他零件平面贴合的平面端，以及一个带有连续齿形的工作齿面。在精磨作业中，为使齿条的各个齿面及齿槽、齿根等所有需清洁的区域都能被精磨工具均匀处理，必须令齿条绕其自身轴线发生翻转，以此切换朝向精磨工具的待打磨面。然而，齿条所具备的平面端使得其整体外形在周向截面上不具备连续的回转轮廓，即存在局部的平直段。当采用常规的托辊式打磨设备进行处理时，这类设备通常依赖圆柱形托辊与工件外圆面之间的摩擦驱动来实现工件的旋转及夹持。对于具有平面端的齿条，若将其直接置于托辊与导向面之间，其平面端在旋转过程中会周期性地与托辊或导向斜面接触。由于平面与弧面或平面与平面之间的接触状态瞬间突变，驱动力臂产生剧烈波动，导致传动摩擦力矩不连续，使得齿条无法获得稳定可控的旋转角度，常发生打滑、卡滞或转动角超出预定值等失效现象。在这种情况下，若要保持对齿条全长范围的均匀打磨，每次换面都需中断精磨过程，由人工取下齿条并手动翻转后重新定位装夹，或借助结构复杂的专用翻转夹具进行辅助翻转。上述方式不仅导致生产效率大幅下降，而且反复装夹容易引入额外的定位误差，最终影响齿面几何精度和洁净度的一致性，难以满足高精度传动部件对批量化、自动化精磨加工的需求。

技术实现思路

1、一种高精度齿条精磨设备，包括卡装机构，所述卡装机构包括：底板；水平移载组件，安装于所述底板；移载板，通过滑轨副可移动地安装于所述底板，所述移载板与所述水平移载组件驱动连接，以沿所述滑轨副移动；支撑架，固定于所述移载板上；限位组件，包括两个限位气缸，两个所述限位气缸对称地固定于所述支撑架的两侧，两个所述限位气缸的输出轴相向设置，每个所述限位气缸的输出轴的端部固定有固定块，所述固定块上固定有u形板，所述u形板的开口朝下；两处导电触点，对称地设置于所述支撑架的两侧，且分别与所述限位组件相邻，每处所述导电触点包括多个导电块，全部所述导电块的顶面处于同一平面；顶升组件，包括顶升气缸和模具，所述模具固定于所述顶升气缸的输出轴的顶端，所述模具的顶部设有用于放置配重块的型腔；配重块，包括橡胶外壳，所述橡胶外壳具有一平面和一弧面，所述橡胶外壳的内部嵌设有磁条。

2、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，利用导电触点的导通状态判断齿条是否以正确的平面端朝下放置，避免因齿面朝下而导致的卡装失效；通过限位组件对齿条两端进行竖直方向约束，再通过顶升组件将配重块从下方顶升至与齿条平面端贴合，结合磁条的磁吸力和配重块的自重，使配重块牢固地附着于齿条平面端；配重块的弧面为齿条附加连续的圆弧表面，使得后续精磨过程中齿条能够平稳滚动换面，克服齿条因自身平面端导致的翻转困难、打滑和卡滞问题，从而实现对带有平面端的齿条进行自动化、连续稳定的精磨加工。

3、进一步的，所述配重块还包括两个摩擦板，两个所述摩擦板固定于所述橡胶外壳的所述平面上，所述摩擦板为塑料材质，所述摩擦板背对所述橡胶外壳的表面上设有多个防滑凸起。

4、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，在配重块的平面上增设带防滑凸起的摩擦板，当配重块被磁吸力压紧于齿条平面端时，防滑凸起嵌入接触界面，显著增大配重块与齿条之间的摩擦系数，有效约束齿条沿自身长度方向和宽度方向的相对滑动，确保在翻转和打磨过程中齿条与配重块始终保持位置固定，提高卡装的可靠性和加工精度。

5、进一步的，所述磁条相对于所述弧面更靠近所述平面。

6、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，将磁条布置在更靠近配重块平面的位置，缩短磁条与齿条金属平面端之间的距离，增强磁吸力的有效作用强度，使配重块能够更稳定地吸附在齿条上，避免因磁力不足导致配重块在打磨过程中意外脱落，进一步提高设备运行的安全性和稳定性。

7、进一步的，当所述限位气缸驱动所述u形板移动至限位位置时，所述u形板的底壁位于齿条长度方向端部的正上方，所述u形板的两个侧壁分别位于齿条端部沿宽度方向的两侧。

8、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，u形板在限位位置时，其底壁限制齿条在竖直方向上的向上移动，两侧壁在不接触齿条的情况下形成横向防护，既防止齿条在顶升过程中意外横向滑出，又避免刚性接触对齿条表面造成划伤，实现无损伤的竖直方向约束，为后续配重块的顶升贴合提供精确的定位基准。

9、进一步的，所述型腔具有与所述配重块的弧面相匹配的弧形内表面，所述配重块以弧面朝下的姿态放置于所述型腔内。

10、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，型腔的弧形内表面与配重块的弧面形成贴合支撑，使配重块在顶升过程中保持稳定的姿态，避免发生倾覆或偏移；同时，弧面接触方式减少配重块与模具之间的摩擦阻力，使顶升动作更加顺畅，保证配重块平面与齿条平面端贴合的平行度和贴合面积，从而提高卡装质量。

11、进一步的，还包括精磨机构，所述精磨机构包括：托板，具有导向斜面，所述导向斜面朝向一侧向下倾斜；调节组件，包括调节辊和第二电机，所述调节辊的外圆面加工有防滑纹路，所述第二电机为正反转电机，所述第二电机的输出轴与所述调节辊连接，所述调节辊与所述导向斜面相对设置，所述导向斜面的最低处与所述调节辊的外圆面之间形成锐角夹持区域；打磨组件，包括打磨辊和第一电机，所述打磨辊上植有软刷，所述第一电机与所述打磨辊驱动连接。

12、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，精磨机构利用倾斜的导向斜面实现齿条的自重定位和排屑，利用调节辊与导向斜面之间的锐角夹持区域形成楔形自锁效应，使齿条在无端部夹持的情况下被稳定地压紧于调节辊与导向斜面之间，打磨辊上的软刷能够沿齿条全长无障碍地扫掠齿面、齿槽及齿根圆角区域，实现全面均匀的打磨；第二电机为正反转电机，能够驱动调节辊正转以夹紧齿条，反转以带动齿条绕自身轴线平稳换面，从而实现对齿条多表面的连续自动化打磨，大幅提高精磨效率和表面洁净度的一致性。

13、进一步的，卡装有所述配重块的齿条置于所述导向斜面上时，所述配重块的弧面与所述导向斜面接触。

14、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，配重块的弧面与导向斜面之间形成线接触或小面积接触状态，相较于齿条原有平面端与导向斜面的面接触，其滚动摩擦阻力显著降低，使得齿条在调节辊反转驱动换面时能够平稳、顺滑地转动，避免因摩擦突变导致的卡滞或转动角度超差，保证每次换面的角度精度，从而确保所有待打磨面均能被软刷均匀处理。

15、进一步的，还包括转移机构，所述转移机构包括桁架、第一取料模组和第二取料模组，所述第一取料模组和所述第二取料模组均滑动安装于所述桁架，每个所述取料模组均包括竖向驱动组件和取料抓手；所述第一取料模组和所述第二取料模组的移动范围分别覆盖所述支撑架所在位置和所述托板所在位置。

16、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，设置双取料模组在桁架上独立滑动，一个负责将待打磨齿条从卡装机构转移至精磨机构，另一个同步将已完成打磨的齿条从精磨机构转移至下一工序，两组取料模组交替作业，消除因工件换装导致的设备等待时间，实现卡装、精磨、卸载工序的并行自动化运行，显著提高整线生产效率和设备利用率。

17、进一步的，所述精磨机构还包括机壳，所述托板、所述调节组件和所述打磨组件均容纳于所述机壳内；所述导向斜面自靠近所述打磨组件的一侧向靠近所述调节组件的一侧向下倾斜；所述第二电机的输出轴上设置有转矩传感器。

18、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，机壳将精磨区域与外部环境隔离，防止打磨产生的石墨粉尘扩散，改善作业环境；导向斜面的倾斜方向使得打磨过程中掉落的碎屑能够沿斜面自动滑向机壳底部预设的收集区域，实现打磨与排屑同步进行；转矩传感器实时监测调节辊的驱动转矩，系统通过锁定电机的最大输出转矩，实现对齿条的恒力柔性夹紧，避免因夹紧力过大而损伤高精度齿条表面，同时保证夹紧力足以克服打磨阻力，提高加工安全性和成品率。

19、进一步的，还包括卸载机构，所述卸载机构包括：支撑台，其顶面设有定位卡槽，所述定位卡槽的底面形状与齿条的平面端适配，所述支撑台在所述定位卡槽的两侧设有凸台；下压组件，包括下压气缸和倒u形的下压板，所述下压板固定于所述下压气缸的输出端，所述下压板位于所述支撑台的上方，且所述下压板的开口朝下，所述下压板的宽度大于所述配重块的宽度。

20、与现有技术相比，通过采用上述技术方案，卸载机构利用支撑台的定位卡槽将齿条以平面端朝下的姿态稳定放置，两侧凸台将齿条两端架起使中间段悬空，下压气缸驱动倒u形下压板向下移动，下压板的开口跨过配重块并向下推压配重块的上表面，使配重块沿齿条平面端方向脱离，齿条则保留在支撑台上。该结构实现配重块与齿条的快速、无损分离，无需人工干预，为配重块的循环使用和齿条的后续工序提供便利，进一步提升设备的自动化程度。

21、综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：

22、1.通过配重块与齿条平面端的临时卡装，将齿条原有的不连续平面轮廓转化为连续的弧面轮廓，结合导电触点防错、限位组件定位、楔形自锁夹紧和正反转驱动换面等机制，实现对带有平面端的齿条进行连续、稳定、高精度的自动化精磨加工，有效解决现有技术中因齿条平面端导致的翻转困难、打滑、卡滞及反复装夹引入定位误差的问题。

23、2.精磨机构采用倾斜导向斜面配合调节辊形成锐角夹持区域，利用楔形自锁效应实现对齿条的无端部夹持固定，使打磨辊的软刷能够沿齿条全长无障碍地均匀打磨齿面、齿槽及齿根圆角区域，结合转矩传感器实现恒力柔性夹紧，显著提高打磨均匀性和表面洁净度的一致性，避免因夹紧力过大损伤齿条表面。

24、3.通过设置双取料模组的转移机构以及自动化卡装、精磨、卸载联动，实现齿条从上料、配重块卡装、多面连续打磨到配重块分离的全流程自动化作业，消除设备等待时间，大幅提升生产效率和批量化加工能力，同时降低人工操作误差，保证高精度传动部件对齿面几何精度和洁净度的要求。