CN100418694C - 扇形齿轮加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种扇形齿轮加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：第一、齿坯粗加工，并对内孔和外圆留足修正余量；第二、根据扇形齿轮完整时的结构形状尺寸制作工装板，工装板的外圆直径、内孔直径分别与扇形齿轮齿坯粗加工中的外圆直径、内孔直径尺寸一致，宽度大于或等于齿坯粗加工中的宽度B，热处理状态一致；第三、将粗加工好的扇形齿坯和工装板装夹在一起精加工，先利用工装板内孔装夹，精车工装板与工件外圆，留出磨加工余量；然后卡工装板与工件外圆，精车工装板与工件内孔，留出磨加工余量；第四、装上滚齿芯轴进行滚齿，公法线留磨余量0.2～0.8mm；第五、装上磨齿芯轴磨齿。本发明简单方便，经济实用，变形小、效率高。

Description

扇形齿轮加工方法
技术领域：
本发明涉及一种扇形齿轮的加工方法。
技术背景：
扇形齿轮是一种不完整的盘型齿轮，由于其外形与扇子相似，因此叫做扇形齿轮。随着科学技术的飞速发展，目前扇形齿轮广泛地应用于各种雷达跟踪监测系统的齿轮传动装置中，因此，对扇形齿轮的精度等级要求较高，一般都在国标6级以上，必须采用磨齿加工才能达到齿形精度等级要求。
扇形齿轮由于受结构形状的限制，其现有加工方法有：一、先将扇形齿轮做成完整齿后再切割成所需要的形状；二、先将扇形齿坯做好后再加工齿形部分。方法一在齿形加工过程中可以采用高效益的滚齿方法进行粗加工，然后采用磨齿方法进行精加工来提高齿形精度，但是在切割成所需要的扇形时，由于加工应力的存在而引起扇形齿轮变形，破坏扇形齿轮的精度而影响使用。方法二先将扇形齿坯做好后只能采用插齿加工齿形，而插齿加工齿形精度低、加工效率也较低，并且齿坯内孔和外圆都已经做到最终尺寸，齿形加工后的应力也会引起扇形齿轮的变形而失去应有的精度；对于要求硬齿面的扇形齿轮，在淬火处理后，由于热处理应力引起的内孔、外圆及齿形方面的变形无法修正。
发明内容：
本发明要解决的技术问题是：提出一种扇形齿轮加工方法，以克服现有技术存在的变形大、加工效率低的不足。
本发明是这样实现的：它包括以下步骤：
第一、齿坯粗加工
将齿坯加工成图纸需要的形状，并根据扇形齿轮形状结构及可能产生变形的大小对内孔和外圆留足修正余量。
第二、制作工装板
根据扇形齿轮完整时的结构形状尺寸制作工装板，工装板的外圆直径D1、内孔直径d1分别与扇形齿轮齿坯粗加工中的外圆直径D、内孔直径d尺寸一致，工装板的宽度E1大于或等于齿坯粗加工中的宽度B，工装板的材料与热处理状态(正火或调质)与工件一致，工装板两平面的平行度小于或等于0.02mm。
第三、齿坯精加工
将粗加工好的扇形齿坯和工装板装夹在一起。在扇形齿轮宽度B较薄时，为了提高工装板的利用率和经济价值，可以采用多件组合加工；
撑工装板内孔，精车工装板与工件外圆，留出磨加工余量；然后利用工装板与工件外圆进行装夹，精车工装板与工件内孔，留出磨加工余量。
第四、齿形粗加工
装上滚齿芯轴进行滚齿，公法线留磨余量0.2～0.8mm。其中，对于软齿面扇形齿轮，公法线留磨余量0.2～0.4mm；对于硬齿面扇形齿轮，公法线留磨余量0.4～0.8mm。软齿面扇形齿轮齿形粗加工后，需进行时效处理来消除齿形加工产生的应力，然后修正内孔和外圆到图纸尺寸后，进行磨齿加工；硬齿面则按要求经粗加工和热处理后再进行磨齿加工。
第五、齿形精加工
装上磨齿芯轴磨齿至设计参数要求。
本发明的关键点如下：
①齿坯粗加工成所需要的扇形，安装定位内孔、外圆、齿宽均留一定的精加工余量；
②用螺栓将粗加工后的齿坯与工装垫板连接，同时打定位销定位，即利用扇形齿轮本身的定位销孔和联结螺纹孔；
③齿坯精加工及齿形粗、精加工均与工装垫板组合在一起，从而将扇形齿轮的加工变成具有完整孔的盘型齿轮的加工。
本发明的有益效果是：简单方便，经济实用，易于保证产品的加工质量。
附图说明：
图1：扇形齿轮示意图、主视图；
图2：图1的A朅剖视图
图3：工装垫板示意图、主视图；
图4：图3中的C-C剖视图；
图5：工装垫板与工件联接示意图、主视图；
图6：图5中的F--F剖视图。
附图6中的附图标记分别表示：1-螺母，2-平垫圈，3-螺栓，4-定位销，5-扇形齿坯，6-工装板。
具体实施方式：
本发明的实施例：需要加工的扇形齿轮扇形角为：360-α，毛坯尺寸为：外圆直径D，内孔直径d，宽度B，其加工过程包括以下步骤：
第一、齿坯粗加工
将齿坯加工成图纸需要的形状，并根据扇形齿轮形状结构及可能产生变形的大小对内孔和外圆留足修正余量。
第二、制作工装板
根据扇形齿轮完整时的结构形状尺寸制作工装板，工装板的外圆直径D1、内孔直径d1分别与扇形齿轮齿坯粗加工中的外圆直径D、内孔直径d尺寸一致，工装板的宽度B1大于或等于齿坯粗加工中的宽度B，工装板的材料与热处理状态(正火或调质)与工件一致，工装板两平面的平行度小于或等于0.02mm。
第三、齿坯精加工
①将粗加工好的扇形齿坯和工装板装夹在一起。在扇形齿轮宽度B较薄时，为了提高工装板的利用率和经济价值，可以采用多件组合加工；
②撑工装板内孔，精车工装板与工件外圆，留出磨加工余量；然后卡工装板与工件外圆，精车工装板与工件内孔，留出磨加工余量。
由于扇形齿轮在装配使用中都有定位销孔和联接螺纹孔，因此在与工装板组合时利用定位销孔和联接螺纹孔联接，无需增加工艺孔。在硬齿面扇形齿轮加工中，因齿形粗加工后需要进行热处理，考虑到热处理变形因素，定位销孔需留余量，并在最终热处理后进行精加工到图纸需要尺寸。
第四、齿形粗加工
装上滚齿芯轴进行滚齿，公法线留磨余量0.2～0.8mm。其中，对于软齿面扇形齿轮，公法线留磨余量0.2～0.4mm；对于硬齿面扇形齿轮，公法线留磨余量0.4～0.8mm。软齿面扇形齿轮齿形粗加工后，需进行时效处理来消除齿形加工产生的应力，然后修正内孔和外圆到图纸尺寸后，进行磨齿加工；硬齿面则按要求热处理后再进行磨齿加工。
硬齿面淬火时应与工装垫板组合在一起，淬火后拆掉扇形齿轮，并平磨两端面到厚度尺寸，修正定位销孔到图纸尺寸后再与工装垫板组合，然后加工内孔和外圆至图纸尺寸。
第五、齿形精加工
装上磨齿芯轴磨齿至设计参数要求。

Claims (6)

1. 一种扇形齿轮加工方法，其特征在于：它包括以下步骤：
第一、齿坯粗加工
将齿坯加工成图纸需要的形状，并根据扇形齿轮形状结构及可能产生变形的大小对内孔和外圆留足修正余量；
第二、制作工装板
根据扇形齿轮完整时的结构形状尺寸制作工装板，工装板的外圆直径D1、内孔直径d1分别与上述齿坯粗加工工序中的扇形齿坯的外圆直径D、内孔直径d尺寸一致，工装板的宽度B1大于或等于齿坯粗加工中的宽度B，工装板的材料与热处理状态与工件一致，工装板两平面的平行度小于或等于0.02mm；
第三、齿坯精加工
将粗加工好的扇形齿坯和工装板装夹在一起，先利用工装板内孔装夹，精车工装板与工件外圆，留出磨加工余量；然后利用工装板与工件外圆进行装夹，精车工装板与工件内孔，留出磨加工余量；
第四、齿形粗加工
装上滚齿芯轴进行滚齿，公法线留磨余量0.2～0.8mm；
第五、齿形精加工
装上磨齿芯轴磨齿至设计参数要求。
2. 根据权利要求1所述的扇形齿轮加工方法，其特征在于：在齿坯精加工中，扇形齿坯与工装板的组合利用工件定位销孔和联接螺纹孔联接。
3. 根据权利要求1所述的扇形齿轮加工方法，其特征在于：对于硬齿面扇形齿坯的加工，定位销孔留余量，并在最终热处理后进行精加工到图纸需要尺寸。
4. 根据权利要求1所述的扇形齿轮加工方法，其特征在于：在齿形粗加工中，对于软齿面扇形齿轮，公法线留磨余量0.2～0.4mm；对于硬齿面扇形齿轮，公法线留磨余量0.4～0.8mm。
5. 根据权利要求1所述的扇形齿轮加工方法，其特征在于：软齿面扇形齿轮齿形粗加工后，进行时效处理，然后修正内孔和外圆到图纸尺寸后，进行磨齿加工；硬齿面经粗加工和热处理后再进行磨齿加工。
6. 根据权利要求1所述的扇形齿轮加工方法，其特征在于：在齿坯精加工中，硬齿面淬火时与工装垫板组合在一起，淬火后拆下扇形齿轮，并平磨两端面到厚度尺寸，修正定位销孔到图纸尺寸后再与工装垫板组合，然后加工内孔和外圆至图纸尺寸。
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扇形齿轮加工的新方法. 马康平.机械工人(冷加工)，第2000年第4期. 2000
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