CN103282139A - 内齿滚轧方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种在筒状坯料形成内齿的内齿滚轧方法。该内齿滚轧方法在利用工具齿轮在该筒状坯料形成内齿的造齿工序（ST03）之后，加入使工具齿轮后退来消除支承工具齿轮的旋转轴的挠曲的工具后退工序（ST05），并且包括在后退位置使工具齿轮转动来修整内齿的修整工序（ST06）。

Description

内齿滚轧方法

技术领域

本发明涉及通过滚轧法在筒状坯料形成内齿的制造方法。

背景技术

通过切削法在筒状坯料形成内齿的制造方法被普遍地实施。切削法虽然对齿的精加工精度良好，但另一方面，加工时间长，而且会产生切屑。结果是，切削法的加工成本和材料成本高。

对策之一是滚轧法。在滚轧法中，通过将外齿按压与坯料来形成内齿，因此加工时间短，不易产生切屑。因此，提出了通过滚轧法在筒状坯料形成内齿的滚轧技术（例如，参照专利文献1）。基于图14说明该滚轧技术。

如图14所示，在门形的壳体101的上表面以能够向图面的表背方向移动的方式载置有滑动底座102。旋转机构104以旋转轴103朝向纵向的方式安装于所述滑动底座102，在所述旋转轴103的下端安装有工具齿轮105。

图15是沿着图14的15-15线的剖视图。如图15所示，在环状的容器106设置筒状坯料107。将工具齿轮105抵靠于所述筒状坯料107的内周面并使工具齿轮105转动时，筒状坯料107随着转动（从动旋转）。通过使所述旋转持续，在筒状坯料107形成内齿108。

在所述滚轧加工时，筒状坯料107的内周面被工具齿轮105强力地按压。由于筒状坯料107收纳于容器106，因此不必担心其变形。

另一方面，以虚线示出的旋转轴103是比工具齿轮105直径小的轴。这是因为，旋转轴103比工具齿轮105直径大的话，旋转轴103会与筒状坯料107发生干涉。

由附图可以明确，工具齿轮105的外径远远小于筒状坯料107的内径，旋转轴103的直径比该小径的工具齿轮105还要小。

在图14中，在滚轧加工时，当由筒状坯料107对工具齿轮105施加有水平反作用力时，旋转轴103挠曲。工具齿轮105的位置从预定位置偏移与所述挠曲量相应的量。由于所述偏移，内齿的精加工精度降低。

精度的降低直接导致齿轮产品的质量降低，因此追求提高精度的方案。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第3947204号公报

发明内容

发明要解决的课题

本发明的课题在于提供一种技术，对于在筒状坯料形成内齿的滚轧方法，能够提高齿的成品精度。

用于解决课题的方案

根据技术方案1涉及的发明，提供一种内齿滚轧方法，所述内齿滚轧方法使用滚轧装置在筒状坯料的内周面形成内齿，所述滚轧装置具备：滑动底座，所述滑动底座以能够移动的方式安装于壳体；移动机构，所述移动机构使所述滑动底座移动；旋转机构，所述旋转机构以旋转轴沿与所述移动机构的移动方向正交的方向延伸的方式安装于所述滑动底座；工具齿轮，所述工具齿轮安装于所述旋转机构的旋转轴，并且在所述工具齿轮的外周面形成有外齿；以及容器，所述容器以旋转自如的方式安装于所述壳体，并且所述容器支承所述筒状坯料，所述内齿滚轧方法的特征在于，所述内齿滚轧方法包括：

坯料设置工序，在该坯料设置工序中，将所述筒状坯料设置于所述容器；

造齿工序，在该造齿工序中，通过利用所述移动机构使所述工具齿轮前进来将所述外齿抵靠在所述筒状坯料的内周面，通过利用所述旋转机构使所述工具齿轮转动来使所述筒状坯料从动旋转，从而在所述筒状坯料制造出所述内齿；

工具后退工序，在该工具后退工序中，利用所述移动机构使所述工具齿轮后退预定距离；以及

修整工序，在该修整工序中，通过利用所述旋转机构使后退了的所述工具齿轮转动来使所述筒状坯料旋转至少一周，从而修整所述内齿。

在技术方案2涉及的发明中，优选的是，在所述修整工序中，使所述筒状坯料正转一周以上且反转一周以上。

在技术方案3涉及的发明中，优选的是，在所述造齿工序和所述工具后退工序之间加入精加工工序。优选的是，所述精加工工序在所述造齿工序之后使所述工具齿轮的前进移动停止，通过在该状态下利用所述旋转机构使所述工具齿轮转动来使所述筒状坯料旋转至少一周，从而精加工所述内齿。

在技术方案4涉及的发明中，优选的是，在所述精加工工序中，使所述筒状坯料正转一周以上且反转一周以上。

发明效果

在技术方案1涉及的发明中，在筒状坯料制造内齿的造齿工序之后，实施使工具齿轮后退预定距离的工具后退工序和通过利用所述旋转机构使后退的工具齿轮转动来使筒状坯料旋转至少一周从而修整内齿的修整工序。

在造齿工序中，由于对工具齿轮施加有来自筒状坯料的反作用力，因此不可避免地在旋转轴产生挠曲。另一方面，在修整工序中，由于使工具齿轮向从筒状坯料的内周面离开的方向移动，因此旋转轴的挠曲减轻。

其结果是，即使在造齿工序中筒状坯料发生精度不足，也能够利用修整工序来消除精度不足，实现产品的精度改善。

在技术方案2涉及的发明中，通过在修整工序中正转一周以上来对内齿的一侧的齿面加以修整，通过反转一周以上来对内齿的另一侧的齿面加以修整。由于两侧的齿面均被修整，因此进一步改善了内齿的精加工精度。

在技术方案3涉及的发明中，在造齿工序和工具后退工序之间加入精加工工序。在所述精加工工序中，在造齿工序之后使工具齿轮的前进移动停止，通过在该状态下使工具齿轮转动来使筒状坯料旋转至少一周，从而精加工内齿。

在造齿工序中在对工具齿轮向前进侧施力的同时实施工序，因此，旋转轴的挠曲变化或者变动，但是在精加工工序中不使工具齿轮前进，因此旋转轴的挠曲固定。

旋转轴的挠曲固定的话，工具齿轮的位置稳定。

因此，与仅有造齿工序的情况相比，通过在造齿工序加上精加工工序，改善了内齿的精加工精度。结果是，作为后继工序的修整工序的负担减轻，能够缩短修整工序的时间。

在技术方案4涉及的发明中，通过在精加工工序中正转一周以上来对内齿的一侧的齿面实施精加工，通过反转一周以上来对内齿的另一侧的齿面实施精加工。由于两侧的齿面均被精加工，因此进一步改善了内齿的精加工精度。结果是，作为后继工序的修整工序的负担减轻，能够进一步缩短修整工序的时间。

附图说明

图1是滚轧装置的剖视图。

图2是工具齿轮的剖视图。

图3是沿着图2的3-3线的剖视图。

图4是容器、筒状坯料和限位环的剖视图。

图5是说明本发明的内齿滚轧方法的流程图。

图6是说明坯料设置工序的图。

图7是说明切入工序的图。

图8是说明造齿工序的图。

图9是说明精加工工序的图。

图10是说明工具后退工序和修整工序的图。

图11是说明各工序的滚轧载荷的图表。

图12是说明各工序的旋转轴转矩的图表。

图13是说明图12的另一实施例的图表。

图14是现有的滚轧装置的剖视图。

图15是沿着图14的15-15线的剖视图。

具体实施方式

下面，基于附图说明本发明的优选的实施例。

实施例

如图1所示，滚轧装置10具备：壳体11；滑动底座13，其载置于所述壳体的顶部12；移动机构20，其使所述滑动底座13沿水平方向移动；旋转机构30，其以旋转轴31垂直的方式安装于滑动底座13；升降机构40，其安装于壳体11的上板14和下板15，并使筒状的容器16升降；以及控制部50，其控制移动机构20、旋转机构30和升降机构40。

移动机构20具备：马达21，其安装于下板15；螺母23，其经由轴承22、22以能够绕铅直轴线旋转自如的方式安装于上板14和下板15，并由马达21转动；螺旋轴24，其旋入于所述螺母23并向上方延伸；以及楔形的升降部件25，其固定于所述螺旋轴24的上端并使滑动底座13移动。

当利用马达21使螺母23转动时，螺旋轴24上升或者下降。升降部件25与螺旋轴24一起升降。升降部件25的靠滑动底座13侧的面成为相对于铅直线倾斜角度θ的锥面26。设升降部件25的升降量为H的话，滑动底座13的移动量可以用算式（H×tanθ）计算。

角度θ越小则滑动底座13的移动量越小，从而滑动底座13的定位精度提高。因此，期望将θ设定为比45°小的值。

能够精密地控制旋转轴31的旋转量和转速的伺服马达适用于旋转机构30。

升降机构40具备：马达41，其安装于下板15；螺母43、43，它们经由轴承42、42以能够绕铅直轴旋转自如的方式安装于上板14和下板15，并由马达41转动；螺旋轴44、44，它们旋入于所述螺母43、43并向上方延伸；升降部件45，其架设在所述螺旋轴44、44的上端；以及轴承46，其安装于所述升降部件45的上表面并将筒状的容器16支承成能够旋转自如。

当利用马达41使螺母43、43旋转时，螺旋轴44、44上升或者下降。升降部件45与螺旋轴44、44一起升降。并且，轴承46和筒状的容器16与所述升降部件45一起升降。马达41使用能够精密地控制容器16的升降量的伺服马达。

容器16具备顶出部件17。所述顶出部件17起到如下作用：当利用升降机构40使容器16下降时，所述顶出部件17与上板14的上表面碰撞而上升，从而将齿轮产品推出。

在壳体11的顶部12的下表面设有坯料限位机构51。

所述坯料限位机构51具备：限位环52；推力轴承53，其用于防止所述限位环52的下降；圆锥滚子轴承54，其用于防止限位环52的上升；以及托架55，其将限位环52、推力轴承53和圆锥滚子轴承54安装在顶部12。限位环52由推力轴承53和圆锥滚子轴承54支承成能够旋转自如。

工具齿轮56安装在旋转机构30的旋转轴31。

如图2所示，在旋转轴31的下端安装有工具齿轮56，利用端板57防止工具齿轮56的脱开。

如图3所示，在工具齿轮56的外周面设有外齿58。所述外齿58是齿轮滚轧法的主要部分。在旋转轴31设有花键59，在工具齿轮56设有花键槽61。通过将花键59嵌合于所述花键槽61，从而将工具齿轮56安装于旋转轴31。

如图4所示，作为滚轧加工的对象物的筒状坯料62在圆筒部63的上部具备凸缘部64。凸缘部64由等间距配置的突起64a构成。筒状坯料62是通过对厚壁的圆筒钢材进行另外的粗成形工序而制作出来的。粗成形可以通过锻造、滚轧、切削中的任意一种方式进行。在粗成形工序中，最好在筒状坯料62的内周面粗成形出内齿。将图3所示的工具齿轮56的外齿58与粗齿啮合时，能够使筒状坯料62与工具齿轮56的旋转同步。不过，粗齿的成形不是必需的。

容器16具备收纳圆筒部63的圆筒收纳部66和收纳凸缘部64的凸缘收纳部67。在凸缘收纳部67等间距地设有收纳突起64a的凹部65。

将圆筒部63收纳于圆筒收纳部66，以使突起64a嵌于凹部65的方式将凸缘部64收纳于凸缘收纳部67。这样，将筒状坯料62收纳于容器16。

然后，将限位环52所具备的止挡爪68抵在凸缘部64的上表面。通过用止挡爪68限制凸缘部64，从而不必担心筒状坯料62从容器16脱落。

接着，基于附图说明内齿滚轧方法。

如图5所示，将筒状坯料设置于容器（ST01），通过使工具齿轮在以小旋转角正转和反转的同时前进从而切入到筒状坯料（ST02），然后，通过使工具齿轮一边旋转一边前进从而在筒状坯料制造出内齿（ST03），通过在前进限位位置使工具齿轮的前进停止并在该位置使工具齿轮旋转来对内齿进行精加工（ST04），使工具齿轮稍稍后退（ST05），通过在该位置使工具齿轮旋转来修整内齿（ST06）。标有※的步骤可以省略。

下面，详细说明各步骤ST01～ST06。

在ST01（坯料设置工序）中，如图6（a）所示，将筒状坯料62设置于容器16，用限位环52限制所述筒状坯料62。

如沿图6（a）的b-b线的剖视图即图6（b）所示，将工具齿轮56置于筒状坯料62的中央。

具体来说，ST01由被图1所示的控制部50控制的升降机构40执行。

在ST02（切入工序）中，如图7（a）所示，使工具齿轮56在前进的同时，以α的2倍的角度反复正转（正向旋转）和反转（反向旋转）。当工具齿轮56与筒状坯料62的内周面接触时，筒状坯料62与工具齿轮56联动地反复正转和反转。结果，如图7（b）所示，工具齿轮56的外齿58切入到筒状坯料62的内周面。

ST02由被图1所示的控制部50控制的移动机构20和旋转机构30执行。

在ST03（造齿工序）中，如图8所示，将工具齿轮56抵靠于筒状坯料62的内周面并转动。筒状坯料62随着工具齿轮56旋转。工具齿轮56逐渐前进。通过所述旋转和前进，逐渐在筒状坯料62的内周面形成内齿69。所述造齿工序持续至工具齿轮56的中心O2与筒状坯料62的中心O1的距离达到距离d1。在ST03中，由于使工具齿轮56前进，因此滚轧载荷急剧增加，这在后面会详细说明。滚轧载荷急剧增加时，旋转轴31的挠曲急剧增大，工具齿轮56的位置变动。

ST03由被图1所示的控制部50控制的移动机构20和旋转机构30执行。

在ST04（精加工工序）中，如图9所示，当工具齿轮56的中心O2与筒状坯料62的中心O1的距离达到距离d1后，停止前进。由于前进停止了，因此，与ST03中的反作用力相比，旋转轴31受到的反作用力是固定的。工具齿轮56不再变动。在该状态下，通过使工具齿轮56转动，从而能够对内齿69进行精加工。

ST04由被图1所示的控制部50控制的旋转机构30执行。移动机构20停止。

在ST05（工具后退工序）中，如图10所示，使工具齿轮56后退距离δ。即，从筒状坯料62的中心O1至工具齿轮56的中心O2的距离d2小于距离d1。通过所述后退，大幅减轻了旋转轴31的挠曲。

ST05由被图1所示的控制部50控制的移动机构20执行。

在ST06（修整工序）中，如图10所示，在距离d2的状态下，使工具齿轮56转动。由于旋转轴31的挠曲减轻，因此工具齿轮56的位置精度变高。通过利用这样的工具齿轮56清理出内齿69，从而对内齿69实施准确的修整。

ST06由被图1所示的控制部50控制的旋转机构30执行。移动机构20停止。

基于图11，说明主要的工序中的滚轧载荷。滚轧载荷是施加给旋转轴的力。

在造齿工序中，滚轧载荷随时间增加。

另一方面，在精加工工序中，滚轧载荷固定或者逐渐减小。因此，可以通过精加工工序对内齿实施精加工。

而且，在修整工序中，滚轧载荷减小。因此，通过修整工序对内齿实施准确的修整。

在精加工工序和修整工序中，除了使工具齿轮向一个方向连续旋转之外，也推荐使工具齿轮交替地重复正转和反转。

如图12所示，在精加工工序中，实施至少一周（筒状坯料旋转一周的量）的正转和至少一周（筒状坯料旋转一周的量）的反转。通过正转一周以上来对内齿的一侧的齿面实施精加工，通过反转一周以上来对内齿的另一侧的齿面实施精加工。由于两侧的齿面均被精加工，因此改善了齿的精加工精度。旋转量也可以是正转、反转各两周以上。而且，也可以是，以正转一周、反转两周、正转两周、反转一周的方式使旋转量随旋转方向而变化。

而且，如图12所示，在修整工序中，实施至少一周（筒状坯料旋转一周的量）的正转和至少一周（筒状坯料旋转一周的量）的反转。通过正转一周以上来对内齿的一侧的齿面加以修整，通过反转一周以上来对内齿的另一侧的齿面加以修整。由于两侧的齿面均被修整，因此进一步改善了内齿的精加工精度。旋转量也可以是正转、反转各两周以上。而且，也可以是，以正转一周、反转两周、正转两周、反转一周的方式使旋转量随旋转方向而变化。

如图13所示，可以省略切入工序和精加工工序。即，可以在设置筒状坯料之后通过实施造齿工序、工具后退工序和修整工序来进行内齿滚轧。由于工序数量少，因此生产率高。

工业上的可利用性

本发明适用于使用工具齿轮在筒状坯料的内周面形成内齿的内齿滚轧技术。

标号说明

10：滚轧装置；11：壳体；13：滑动底座；16：容器；20：移动机构；30：旋转机构；31：旋转轴；50：控制部；56：工具齿轮；58：外齿；62：筒状坯料；69：内齿；δ：工具后退工序中的后退距离。

Claims (4)

1.一种内齿滚轧方法，所述内齿滚轧方法使用滚轧装置在筒状坯料的内周面形成内齿，所述滚轧装置具备：滑动底座，所述滑动底座以能够移动的方式安装于壳体；移动机构，所述移动机构使所述滑动底座移动；旋转机构，所述旋转机构以旋转轴沿与所述移动机构的移动方向正交的方向延伸的方式安装于所述滑动底座；工具齿轮，所述工具齿轮安装于所述旋转机构的旋转轴，并且在所述工具齿轮的外周面形成有外齿；以及容器，所述容器以旋转自如的方式安装于所述壳体，并且所述容器支承筒状坯料，

所述内齿滚轧方法的特征在于，

所述内齿滚轧方法包括：

坯料设置工序，在该坯料设置工序中，将所述筒状坯料设置于所述容器；

造齿工序，在该造齿工序中，通过利用所述移动机构使所述工具齿轮前进来将所述外齿抵靠在所述筒状坯料的内周面，通过利用所述旋转机构使所述工具齿轮转动来使所述筒状坯料从动旋转，从而在所述筒状坯料制造出所述内齿；

工具后退工序，在该工具后退工序中，利用所述移动机构使所述工具齿轮后退预定距离；以及

修整工序，在该修整工序中，通过利用所述旋转机构使后退的所述工具齿轮转动来使所述筒状坯料旋转至少一周，从而修整所述内齿。

2.根据权利要求1所述的内齿滚轧方法，

在所述修整工序中，使所述筒状坯料正转一周以上且反转一周以上。

3.根据权利要求1所述的内齿滚轧方法，

在所述造齿工序和所述工具后退工序之间加入精加工工序，

所述精加工工序在所述造齿工序之后使所述工具齿轮的前进移动停止，通过在该状态下利用所述旋转机构使所述工具齿轮转动来使所述筒状坯料旋转至少一周，从而精加工所述内齿。

4.根据权利要求3所述的内齿滚轧方法，

在所述精加工工序中，使所述筒状坯料正转一周以上且反转一周以上。

Images