CN102626808B - 在卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈的方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种在卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈方法，其包括制作样板、制作锥柄铣齿刀，分粗、精加工两种各两把，用样板检测锥柄铣齿刀前端的切削刃，两者的渐开线线性相吻合即为合格；制作能安装在镗床工作台上的夹具，所述夹具对称安装在镗床工作台上，间隔90°；制作一块划线板，用其在待加工工件齿圈外圆上划线；制作支架及对线刀板；用粗锥柄铣齿刀铣削加工、用精锥柄铣齿刀铣削加工；按照粗铣的次序和检测要求精铣剩余的齿槽，直至全部精铣完。本发明能在现有的卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈，加工方法简单、实用，加工每个齿轮圈需要的时间缩短，而且加工精度高；大幅度节省设备投资，满足实际生产的需要。

Description

在卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈的方法

技术领域

本发明涉及一种齿轮的齿轮圈加工方法，尤其是在卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈方法。

背景技术

机械传动齿轮的齿数和模数，直接影响齿轮直径大小和齿槽的深度。在机械齿轮制造中，齿轮模数小于10，直径小于1200mm的，不论精度高低，均可在专用齿轮设备上加工而成，如滚齿、插齿、珩齿、剃齿、磨齿机等。但有些机械传动需用大模数（模数大于15，通常为M20～M60），大直径（D=2000mm及以上）的齿轮，国内能加工这么大模数大直径齿轮的专用设备非常少见；现有的大模数大直径齿轮的加工，大多采用滚刀滚削或指形铣刀铣削等方法来进行加工，所使用的设备为进口设备，只有少数厂家拥有，且加工费用高、加工时间长；对于一般的中小型企业，只能完成对小直径齿轮的加工，无法完成对大模数、大直径齿轮的加工，难以满足实际需要。

发明内容

针对现有技术中的上述不足，本发明的主要目的在于为拥有镗床的中小型企业提供一种大模数、大直径齿轮的加工方案，在卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈方法；本发明采用的加工工装夹具结构简单，设计合理，降低加工费用、缩短加工时间，经济效益显著。 

本发明的技术方案如下：在卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）按待加工工件齿槽形状及几何尺寸设计并制作样板，所述样板与待加工齿轮圈的几何尺寸相配合，所述样板的刃口A的形状为渐开线；

（2）参考刀具设计手册，设计、制作锥柄铣齿刀，能与卧式镗床传动箱主轴相配合安装的锥柄铣齿刀，分粗、精加工两种各两把；在锥柄铣齿刀体前半部分铣出切削刃，切削刃刃口B的形状为渐开线，锥柄铣齿刀体后半部分为锥柄，进行淬火后磨削齿刃及锥柄；

用所述样板检测锥柄铣齿刀前端的切削刃，两者的渐开线线性相吻合即为合格；

（3）设计并制作能安装在镗床工作台上的夹具，所述夹具对称安装在镗床工作台上，间隔90°；

（4）设计并制作一块划线板，用其在待加工工件齿圈外圆上划线；首先在齿圈外圆上划一条垂线“1#”，以1#线为起点，在外圆上量出n个齿的等分间距位置，再划一条垂线(n+1)#，在第n/2个等分距离的位置，又划一条垂线(n/2+1)#，接着将1#～(n/2+1)#之间分成n/6等分，又将(n/2+1)#～(n+1)#之间等分成n/6等分，这样使每个等分段中包含n/6个齿槽的间距，然后直接用划线板将各等分段划成n/6个齿间距即可；以(n+1)#线为起点再量出n个等分距离的位置，以此类推，在齿圈外圆上将将全部等分线划完；

（5）设计并制作支架及对线刀板，卸去镗床尾部支架并将该支架及对线刀板固定在机床尾部主导轨上；将划好线的齿圈坯料平放在夹具上，用调整螺钉找正位置，并内撑夹紧，然后将工作台锁死不再移动；调整对线刀板使之对准工件上任意一条垂线不移开；每次工件转动，换铣另一齿槽前，必须让工件的垂线对准对线刀板口，方可确信转动位置准确；

（6）用粗锥柄铣齿刀铣削加工；将锥柄粗铣刀装入主轴孔内，用铣刀中线去对准工件上的1#垂线，并进刀从上向下铣削加工，当进刀至齿根深度尚差0.5—1.2mm时，则不再进刀，余下的尺寸待精铣时完成；按工件跨测齿数n要求，跳铣第（n+1）#槽，（n+1）#槽铣完后，跳至（2n+1）#槽再铣，每次跳过一个跨测齿数，按跨齿间距铣完一周后，接下来对准2#垂线铣2#槽，铣完后跳铣（n+2）#槽，再跳至（2n+2）#槽，跳至（3n+2）#槽，再铣一周；以此类推，直至全部粗铣完；

    （7）用精锥柄铣齿刀铣削加工；将精锥柄铣齿刀装入镗床主轴孔内，用铣刀中线去对准工件上的1#垂线，并进刀铣削加工，将1#槽铣到符合要求的深度，按照粗铣的齿槽顺序精铣；精铣完后，即用游标卡尺，跨n个齿检测公法线长度；若公法线长度在允许范围内，即按照上述跳铣方法继续加工；如公法线长度大于允差，可将齿根深加深0.5－1mm；如公法线长度小于允差，可将齿根深度减少一定数量；按照粗铣的次序和上述的检测要求精铣剩余的齿槽，直至全部精铣完。

相对于现有技术，本发明的工艺方法，具有以下有益效果：

1、本发明能在现有的卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈，加工方法简单、实用，加工每个齿轮圈需要的时间缩短，而且加工精度高。

2、大幅度节省设备投资，满足实际生产的需要。

3、为拥有镗床的中小型企业提供一种大模数、大直径齿轮的加工方案，在卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈。

附图说明

图1是本发明大模数大直径齿轮圈结构示意图；

图2是本发明样板结构示意图；

图3是本发明锥柄铣齿刀结构示意图；

图4是本发明所用夹具结构示意图；

图5是图4的夹具安装在镗床上的结构示意图；

图6是本发明划线板结构示意图；

图7是图6的左视图；

图8是本发明支架及对线刀板结构示意图；

图9是图8的左视图；

图10是在镗床上安装本发明所用部件的结构示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本发明作进一步说明。

本发明在卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈方法，其特征在于包括如下步骤：

1、按待加工工件（齿轮圈）理论齿槽形状及几何尺寸设计并制作样板，待加工工件典型结构如图1所示；所述样板与待加工齿轮圈的几何尺寸相配合，结构如图2所示；所述样板的刃口A的形状为渐开线。

2、参考刀具设计手册，设计锥柄铣齿刀，能与卧式镗床（如T68型）传动箱主轴相配合安装的锥柄铣齿刀，结构如附图3所示，分粗、精加工两种各两把；制作（车制）锥柄铣刀体时用前述的样板检测相符即可；在锥柄铣齿刀体前半部分铣出切削刃，切削刃刃口B为渐开线，锥柄铣齿刀体后半部分为锥柄（莫氏5号），进行淬火后磨削齿刃及锥柄；

用所述样板检测锥柄铣齿刀前端的切削刃，两者的渐开线线性相吻合即为合格；

3、设计并制作能安装在镗床工作台上的夹具，其结构如图4、5 所示；所述夹具为4块，对称安装在镗床工作台上，相互间隔90°安装（也可以理解为两块，相互垂直安装）；具体可采用工16a工字钢和钢板（δ＝8）下料并焊制夹具；将夹具安装在镗床工作台上，粗略找正，用镗床加工夹具上部四块钢板的上平面，使之形成一个大平面；

4、设计并制作一块划线板，用其在齿圈外圆上划线，其结构如图6、7所示；首先在齿圈外圆上划一条垂线“1#”，以1#线为起点，在外圆上量出n个齿的等分间距位置，再划一条垂线(n+1)#，在第n/2个等分距离的位置，又划一条垂线(n/2+1)#，接着将1#～(n/2+1)#之间分成n/6等分，又将(n/2+1)#～(n+1)#之间等分成n/6等分，这样使每个等分段中包含n/6个齿槽的间距，然后直接用划线板将各等分段划成n/6个齿间距即可。以(n+1)#线为起点再量出n个等分距离的位置，以此类推，在齿圈外圆上将将全部等分线划完。

如以n取18为例说明，在外圆上量出18个齿的等分间距位置，再划一条垂线19#，在第9个等分距离的位置，又划一条垂线10#，接着将1#～10#之间分成3等分，又将10#～19#之间等分成3等分，这样使每个等分段中包含3个齿槽的间距，然后直接用划线板将各等分段划成3个齿间距即可。以19#线为起点再量出18个等分距离的位置，以此类推，在齿圈外圆上将全部等分线划完；具体的划线步骤，可参照如下：

a、用划线板在齿圈外圆上划一条垂线“1#”

b、以1#线为起点，用较宽较薄的钢带卷尺绷紧绕外圆量一周，衡量一下量出的数值，与理论计算的圆周展开长度是否一致。若有差值，划等分线时要设法消除这个差值。

c、仍以1#线为起点，在外圆上量出18个齿的等分间距位置（即0-859.3），再划一条垂线19#，在第9个等分距离的位置（0-429.6）又划一条垂线10#，接着将1#~10#之间分成三等分，又将10#~19#之间等分成三等分，这样使每个等分段中包含3个齿槽的间距，然后直接用划线板将各等分段划成三个齿间距即可。

d、以19#线为起点再量出18个等分距离的位置，以此类推，将全部等分线划完。（用记号笔标号）

e、划线时每次先量出18个等分距离的位置，又将其分成6个等分段，每等分段含3个齿槽间距。由于18个齿是跨测齿数值，每18个齿用一个总数值控制，把误差又控制在3个齿间。这样可避免累积误差。

5、设计并制作支架及对线刀板，如图8、9、10所示，卸去镗床尾部支架并将该支架及对线刀板固定在机床尾部主导轨上；将划好线的齿圈坯料（即工件）平放在夹具上，用调整螺钉找正位置，并内撑夹紧，然后将工作台锁死不再移动；调整对线刀板使之对准工件上任意一条垂线不移开。每次工件转动，换铣另一齿槽前，必须让工件的垂线对准对线刀板口，方可确信转动位置准确；

6、用粗锥柄铣齿刀铣削加工；将锥柄粗铣刀装入镗床主轴孔内（必要时使用锥套使其与镗床主轴孔牢固连接），用铣刀中线去对准工件上的1#垂线，并进刀从上向下铣削加工，当进刀至齿根深度尚差0.5—1.2mm时，则不再进刀，余下的尺寸待精铣时完成。按工件跨测齿数(n要求，跳铣第（n+1）#槽，（n+1）#槽铣完后，跳至（2n+1）#槽再铣，每次跳过一个跨测齿数，按跨齿间距铣完一周后，接下来对准2#垂线铣2#槽，铣完后跳铣（n+2）#槽，再跳至（2n+2）#槽，跳至（3n+2）#槽，再铣一周。以此类推，直至全部粗铣完。

如图10中，卧式镗床1上设置有工作台2、主导轨3、主柱导轨4、动力传动箱5，所述的锥柄铣刀6（粗、细）安装在动力传动箱5的主轴7上，夹具8安装在工作台2上，划好线的工件10（齿圈坯料）安装在夹具8上，支架及对线刀板9固定在主导轨3上（尾部），锥柄铣刀6与支架及对线刀板9相对位、定位，对划好线的工件10进行加工。

具体的粗铣步骤，可参照如下：

1.使用附件专用锥套，将锥柄粗铣刀装入镗床主轴孔内。

2.用铣刀中线去对准工件上的1#垂线，并进刀从上向下铣削加工。当进刀至齿根深度尚差1.5mm时，则不再进刀，余下的尺寸待精铣时完成。

3.按工件跨测齿数要求（n=18），跳铣第19#槽，19#槽铣完后，跳至37#槽再铣，每次跳过一个跨测齿数，以此类推，不能从1#~2#~3#---按顺序操作。

4.按跨齿间距铣完一周后，接下来对准2#垂线铣2#槽，铣完后跳铣20#槽，再跳至38#槽，跳至56#槽，再铣一周。第三周对准3#垂线铣了3#槽，跳至21#---39#直至全部粗铣完。

7、用精锥柄铣齿刀铣削加工；将精锥柄铣齿刀装入镗床主轴孔内（必要时使用锥套使其与镗床主轴孔牢固连接），用铣刀中线去对准工件上的1#垂线，并进刀铣削加工（通常是从上向下），将1#槽铣到符合要求的深度，按照粗铣的齿槽顺序精铣；精铣完后，跨n个齿，即用游标卡尺（如1米的规格），跨n个齿检测公法线长度(L=805.04－0.94 ) ；若公法线长度在允许范围内，即按照上述跳铣方法继续加工；如公法线长度大于允差，可将齿根深加深0.5－1mm；如公法线长度小于允差，可将齿根深度减少一定数量（适量减少，视情况而定减少的具体数值）。总之，用公法线长度来控制齿根深和齿厚尺寸是比较理想的，能保证大小两个齿轮在运行中的啮合精度。按照粗铣的次序和上述的检测要求精铣剩余的齿槽。具体的精铣步骤，可参照如下：

将1#槽铣到符合要求的深度，跳至19#槽精铣；当19#槽精铣完后，即用1米的游标卡尺，跨18个齿检测公法线长度（L=805.04-0.94）。如公法线长度在允许范围内，即按照上述跳铣方法继续加工。如公法线长度大于允差，可将齿根深加深0.5~1mm。如公法线长度小于允差，可将齿根深度适量减少，视情况而定。总之，用公法线长度来控制齿根深和齿厚尺寸是比较理想的，能保证大小两个齿轮在运行中的啮合精度。

利用这整套工艺方案凡有卧式镗床的工厂，都能加工大模数、大直径的齿轮。可节省大量的外协加工费，多次差旅费，运输费等，有较显著的经济效益。

需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明技术方案而非限制技术方案，尽管申请人参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (1)

1.一种在卧式镗床上加工大模数大直径齿轮圈的方法，其特征在于包括如下步骤：

（1）按待加工工件的齿槽形状及几何尺寸设计并制作样板，所述样板与待加工工件的几何尺寸相匹配，所述样板的刃口A的形状为渐开线；

（2）参考刀具设计手册，设计、制作锥柄铣齿刀，能与卧式镗床传动箱主轴相配合安装的锥柄铣齿刀，分粗、精加工两种各两把；在锥柄铣齿刀体前半部分铣出切削刃，切削刃刃口B的形状为渐开线，锥柄铣齿刀体后半部分为锥柄，进行淬火后磨削切削刃和锥柄；

用所述样板检测锥柄铣齿刀前端的切削刃，两者的渐开线线性相吻合即为合格；

（3）设计并制作能安装在镗床工作台上的夹具，所述夹具为4块，对称安装在镗床工作台上，间隔90°；

（4）设计并制作一块划线板，用其在待加工工件的齿圈外圆上划线；首先在该齿圈外圆上划一条垂线“1#”，以1#线为起点，用钢带卷尺绷紧绕外圆量一周，衡量一下量出的数值，与理论计算的圆周展开长度是否一致；若有差值，划等分线时要设法消除这个差值；

以1#线为起点，在外圆上量出n个齿的等分间距位置，n为跨测齿数；再划一条垂线(n+1)#，在第n/2个等分距离的位置，又划一条垂线(n/2+1)#，接着将1#～(n/2+1)#之间分成n/6等分，又将(n/2+1)#～(n+1)#之间等分成n/6等分，这样使每个等分段中包含n/6个齿槽的间距，然后直接用划线板将各等分段划成n/6个齿间距即可；n=18；

以(n+1)#线为起点再量出n个等分距离的位置，画垂线（2n+1）#，以此类推，在齿圈外圆上将全部等分线划完；

（5）设计并制作支架及对线刀板，卸去镗床尾部支架并将该支架及对线刀板固定在机床尾部主导轨上；将划好线的待加工工件的齿圈平放在夹具上，用调整螺钉找正位置，并内撑夹紧，然后将工作台锁死不再移动；调整对线刀板使之对准待加工工件上任意一条垂线不移开；每次待加工工件转动，换铣另一齿槽前，必须让待加工工件的垂线对准对线刀板口，方可确信转动位置准确；

（6）用用于粗加工的锥柄铣齿刀铣削加工；将用于粗加工的锥柄铣齿刀装入主轴孔内，用用于粗加工的锥柄铣齿刀中线去对准待加工工件上的1#垂线，并进刀从上向下铣削加工，当进刀至齿根深度尚差0.5—1.2mm时，则不再进刀，余下的尺寸待精铣时完成；按待加工工件跨测齿数n要求，跳铣第（n+1）#槽，（n+1）#槽铣完后，跳至（2n+1）#槽再铣，每次跳过一个跨测齿数n，按跨齿间距铣完一周后，接下来对准2#垂线铣2#槽，铣完后跳铣（n+2）#槽，再跳至（2n+2）#槽再铣，跳至（3n+2）#槽再铣；以此类推，直至全部粗铣完；

    （7）用用于精加工的锥柄铣齿刀铣削加工；将用于精加工的锥柄铣齿刀装入镗床主轴孔内，用用于精加工的锥柄铣齿刀中线去对准待加工工件上的1#垂线，并进刀铣削加工，将1#槽铣到符合要求的深度，按照粗铣的齿槽顺序精铣；精铣完后，即用游标卡尺，跨n个齿检测公法线长度；若公法线长度在允许范围内，即按照上述跳铣方法继续加工；如公法线长度大于允差，可将齿根深度加深0.5－1mm；如公法线长度小于允差，可将齿根深度减少一定数量，按照上述跳铣方法继续加工；按照粗铣的次序和上述的检测要求精铣剩余的齿槽，直至全部精铣完。