一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置

摘要

本发明为一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，包括底座、滑动设置在底座上的滑台、转动设置在滑台上的安装轴、固定在安装轴上的齿轮、固定设置在底座一侧的激光打标器和固定设置在底座一侧的电磁吸盘，安装轴上固定有套环，套环的外径与齿轮的基圆直径一致，滑台上还固定有用于带动套环在电磁吸盘上滚动的驱动机构，激光打标器发出的光位于齿轮的渐开线的法线上。本发明通过电动推杆控制套环在电磁吸盘上进行滚动运动，根据齿轮基圆渐开线的法线始终与齿轮基圆相切的性质，实现了激光束始终与渐开线圆柱齿轮齿廓的切线相垂直的要求，能够使加工出的沟槽的形状和深度保持不变，提高了激光加工渐开线齿轮的齿面微织构的精度。

权利要求

1.一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：包括底座(1)、滑动设置在所述底座(1)上的滑台(2)、转动设置在所述滑台(2)上的安装轴(3)、固定设置在所述底座(1)一侧的激光打标器(5)和固定设置在所述底座(1)一侧的电磁吸盘(8)，所述安装轴(3)用于安装齿轮(6)，所述安装轴(3)上固定有套环(9)，所述套环(9)的外径与所述齿轮(6)的基圆直径一致，所述滑台(2)上还固定有用于带动所述套环(9)在所述电磁吸盘(8)上滚动的驱动机构，所述激光打标器(5)发出的光始终位于所述齿轮(6)的渐开线的法线上。

2.根据权利要求1所述的一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：所述滑台(2)两侧固定连接有滑片(14)，所述底座(1)两侧开设有与所述滑片(14)配合滑动的滑槽(15)。

3.根据权利要求2所述的一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：所述滑槽(15)上方开设有螺纹槽(11)，所述螺纹槽(11)内设有用于固定所述滑片(14)的锁紧螺钉(12)。

4.根据权利要求1所述的一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：所述安装轴(3)为阶梯轴，所述驱动机构为电动推杆(10)，所述底座(1)上固定有两个所述电动推杆(10)，所述电动推杆(10)均与轴承(7)的外壁固定连接，所述安装轴(3)转动设置在两个所述轴承(7)内。

5.根据权利要求4所述的一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：所述轴承(7)的外径小于所述套环(9)的外径。

6.根据权利要求1所述的一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：所述底座(1)的一侧固定有L形支架(4)，所述支架(4)上固定有所述激光打标器(5)，所述支架(4)上还固定有横杆(13)，所述横杆(13)的另一端与所述电磁吸盘(8)固定连接。

7.根据权利要求6所述的一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：所述横杆(13)的材质为塑料。

8.根据权利要求6所述的一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：所述横杆(13)通过螺钉固定在所述支架(4)上。

9.根据权利要求1所述的一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：所述电磁吸盘(8)垂直于所述底座(1)设置，且所述齿轮位于所述电磁吸盘(8)外侧。

10.根据权利要求1所述的一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，其特征在于：所述激光打标器(5)发出的光位于所述电磁吸盘(8)所在的平面内。

说明书

一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置

技术领域

[0001] 本发明涉及激光加工技术领域，具体涉及一种用于激光加工渐开线圆柱齿轮啮合面的装置。

背景技术

[0002] 摩擦磨损性能是齿轮表面的重要性质，经研究表明，在齿轮啮合面上加工出微结构，能够有效地提升齿轮啮合面上的减摩减阻性能。这些表面微结构，不仅可以提高齿轮啮
合面的减摩减阻性，提升齿轮表面的散热性能，还能用来储蓄润滑油或者工作时产生的碎
屑。除了使用激光冲击喷丸法等方法制备齿轮表面微织构，目前激光刻蚀法也是个不错的
选择。随着短波长和短脉宽激光的发展，激光刻蚀加工技术已成为制备表面微纳织构的重
要手段之一。

[0003] 但是现有的激光打标设备在齿轮啮合面处加工出的微结构一般不够精确(齿轮上相邻的齿的间距比较大，激光打标器一般垂直于齿轮的基圆，在激光打标时候不会打到旁
边的齿)，由于啮合面是一个特殊的曲面，常规的激光打标器无法保证激光束在每一个点处
都与曲面的切线垂直，也无法使每一条加工出的沟槽的深度保持不变。

发明内容

[0004] 本发明为了解决常规的激光打标器无法使每一条加工出的沟槽的深度与形状保持不变的问题，本发明采用了一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，包括底座、滑动设
置在所述底座上的滑台、转动设置在所述滑台上的安装轴、固定设置在所述底座一侧的激
光打标器和固定设置在所述底座一侧的电磁吸盘，所述安装轴用于安装齿轮，所述安装轴
上固定有套环，所述套环的外径与所述齿轮的基圆直径一致，所述滑台上还固定有用于带
动所述套环在所述电磁吸盘上滚动的驱动机构，所述激光打标器发出的光始终位于所述齿
轮的渐开线的法线上。

[0005] 作为优选，所述滑台两侧固定连接有滑片，所述底座两侧开设有与所述滑片配合滑动的滑槽。滑片和滑台配合形成T形结构，滑台通过滑片滑动设置在滑槽内，使得滑台滑
动比较平稳可靠。

[0006] 进一步地，所述滑槽上方开设有螺纹槽，所述螺纹槽内设有用于固定所述滑片的锁紧螺钉。当滑台移动到所需要的位置后，拧紧锁紧螺钉，直至锁紧螺钉抵住滑台，使得滑
台无法移动。

[0007] 作为优选，所述安装轴为阶梯轴，所述驱动机构为电动推杆，所述底座上固定有两个所述电动推杆，所述电动推杆均与轴承的外壁固定连接，所述安装轴转动设置在两个所
述轴承内。两个电动推杆分别将两个轴承同时向上或者向下移动，使得安装轴不会发生左
右的摇晃，影响精度。安装轴固定在轴承内圈内，使得安装轴可以转动。轴承的外圈固定在
电动推杆上。

[0008] 进一步地，为了使得轴承不影响套环在电磁吸盘上滚动，所述轴承的外径小于所述套环的外径。

[0009] 作为优选，所述底座的一侧固定有L形支架，所述支架上固定有所述激光打标器，所述支架上还固定有横杆，所述横杆的另一端与所述电磁吸盘固定连接。激光打标器固定
在支架上，且正对着齿轮，激光打标器发出的激光位于电磁吸盘所在的平面内，由于激光打
标器始终在齿轮的渐开线上，从而使得发出的激光束始终与齿轮的渐开线的切线相垂直，
最终使得加工的沟槽深度与形状保持不变。

[0010] 进一步地，为了不影响电磁吸盘的磁力，所述横杆的材质为塑料。

[0011] 作为优选，所述横杆通过螺钉固定在所述支架上。

[0012] 进一步地，所述电磁吸盘垂直于所述底座设置，且所述齿轮位于所述电磁吸盘外侧。所述齿轮位于所述电磁吸盘外侧，有效地防止了电磁吸盘与需要加工的齿轮发生干涉。

[0013] 作为优选，所述激光打标器发出的光位于所述电磁吸盘所在的平面内。

[0014] 有益效果：本发明通过电动推杆控制套环在电磁吸盘上进行滚动运动，根据齿轮基圆渐开线的法线始终与齿轮基圆相切的性质，实现了激光束始终与渐开线圆柱齿轮齿廓
的切线相垂直的要求，并且能够使加工出的沟槽的深度保持不变，提高了激光加工渐开线
齿轮的齿面微织构的精度。

附图说明

[0015] 图1为本发明正面结构示意图；

[0016] 图2为本发明反面结构示意图；

[0017] 图3为本发明安装轴的结构示意图；

[0018] 1、底座；2、滑台；3、安装轴；4、支架；5、激光打标器；6、齿轮；7、轴承；8、电磁吸盘；9、套环；10、电动推杆；11、螺纹槽；12、锁紧螺钉；13、横杆；14、滑片；15、滑槽。

具体实施方式

[0019] 实施例一

[0020] 一种激光加工渐开线圆柱齿轮表面的装置，包括底座1、滑动设置在所述底座1上的滑台2、转动设置在所述滑台2上的安装轴3、固定设置在所述底座1一侧的激光打标器5和
固定设置在所述底座1一侧的电磁吸盘8，所述安装轴3用于安装齿轮6，本实施例中所述电
磁吸盘8垂直于所述底座1设置为例进行说明，所述安装轴3上固定有套环9，套环9的材质为
铁，方便被电磁吸盘8吸附住，所述套环9的外径与所述齿轮6的基圆直径一致，为了防止齿
轮6与电磁吸盘8发生干涉，所述齿轮6位于所述电磁吸盘8外侧，所述滑台2上还固定有用于
带动所述套环9在所述电磁吸盘8上滚动的电动推杆10，所述激光打标器5发出的光始终位
于所述齿轮6的渐开线的法线上，所述激光打标器5发出的光位于所述电磁吸盘8的平面内。
因为套环9在电磁吸盘8上滚动，使得电磁吸盘8始终与套环9相切，又因为激光打标器5发出
的光位于所述电磁吸盘8的平面内，套环9的外径与所述齿轮6的基圆直径一致，可以保证激
光打标器5发出的光始终位于所述齿轮6的渐开线的法线上。电动推杆10带动套环9上下移
动，从而使得套环9在电磁吸盘8上做滚动运动。套环9在电磁吸盘8上滚动时，电磁吸盘8将
套环9吸住，使得套环9在轴承7内不会产生竖直方向上的位移，保证加工精度。

[0021] 为了让滑台2在底座1上滑动，所述滑台2两侧固定连接有滑片14，所述底座1两侧开设有与所述滑片14配合滑动的滑槽15。滑台2通过滑片14滑动设置在滑槽15内，可以根据
需要调整滑台2相应的位置，滑台2的滑动方向与底座1平行。

[0022] 所述滑槽15上方开设有螺纹槽11，所述螺纹槽11内设有用于固定所述滑片14的锁紧螺钉12。为了将滑台2调整好位置后，锁紧在底座1上，将锁紧螺钉12拧入螺纹槽11内，直
至抵住滑台2，将滑台2锁紧。

[0023] 所述安装轴3为阶梯轴，所述驱动机构为电动推杆10，所述底座1上固定有两个所述电动推杆10，所述电动推杆10均与轴承7的外壁固定连接，所述安装轴3转动设置在两个
所述轴承7内。安装轴3与轴承7的内圈固定连接，轴承7的外壁与电动推杆10连接固定，两个
电动推杆10同时推动轴承7，让轴承7做垂直于底座1的上下运动，从而可以让轴承7内的安
装轴3上的套环9在电磁吸盘8上做滚动运动，最终保证激光打标器5始终在需要加工的齿轮
6的渐开线上，使得齿轮6上的齿加工出来的沟槽的深度与形状保持一致。为了防止轴承7与
电磁吸盘8接触，所述轴承7的外径小于所述套环9的外径。

[0024] 所述底座1的一侧固定有L形的支架4，所述支架4上固定有所述激光打标器5，所述支架4上还固定有塑料横杆13，塑料的所述横杆13通过螺钉固定在支架4上，所述横杆13的
另一端与所述电磁吸盘8固定连接。

[0025] 工作原理：先选择外径大小等于待加工齿轮6的基圆直径的套环9，将套环9通过键装配在安装轴3的上，然后将轴承7装配在安装轴3上，再将轴承7固定在电动推杆10上，最后
将待加工的齿轮6装配在安装轴3上。推动滑台2，调节齿轮6的位置,直到套环9接触到电磁
吸盘8，使用锁紧螺钉12固定滑台2的位置。手动转动齿轮6，使激光束能够对准准备加工的
齿，启动电磁吸盘8、电动推杆10和激光打标器5，使在套环9能够在电磁吸盘8上进行纯滚动
运动，保证了套环9与电磁吸盘8一直处在相切状态，又因为激光打标器5发出的光位于所述
电磁吸盘8的平面内，套环9的外径与所述齿轮6的基圆直径一致，可以保证激光打标器5发
出的光始终位于所述齿轮6的渐开线的法线上。根据齿轮6基圆渐开线的法线始终与齿轮6
基圆相切的性质，我们就能实现激光束始终与渐开线圆柱齿轮6齿廓的切线相垂直的要求，
同时能够使加工出的沟槽的深度保持不变。每打标完一条沟槽后，再进行下一条沟槽的打
标，直至一个齿面打标完成。