CN103331493A - 一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种齿轮齿形的加工技术，即一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺，包括预加工、热处理、精加工等工艺，在预加工时适量修磨插齿刀具，并留取内齿齿形公法线精加工余量，在齿轮热处理之后对其进行进一步的精加工，有效的提高了齿轮的加工精度，改善了齿轮的综合力学性能。

Description

一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺

技术领域

本发明涉及一种齿轮齿形的加工技术，具体的说是一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺。

背景技术

齿轮传动应用十分广泛,随着科学技术发展和产业结构的调整，工业企业向着环境美好型、资源节约型、节能增效型、大型超大型化发展，各行业普遍使用齿轮传动也随着向大模数超大模数、硬齿面、高精度发展，目前高硬度高精度齿轮传动的应用比较普遍，例如，市场行情良好的新产品MZL系列齿轮箱，应用于建材、发电、矿山等行业，每年需求百余台，其结构为一级圆锥两级行星立式减速器，结构紧凑，重量轻、体积小、整机设计精度高，零件设计精度高，齿轮齿面均为渗碳淬火，硬度要求超高，如产品中零件“太阳轮”既有内齿又有外齿的，精度等级为6级，且内外齿均要求渗碳淬火，内齿面硬度大于等于HRC50，属硬齿面齿轮，其内齿参数：模数Mn9、,内径Φ366.7mm、内齿长120mm、齿轮壁厚101.685mm。这些齿轮的使用工况特别恶劣，需要在连续承受冲击、振动、过载的情况下保持良好的运行，而且使用寿命要求15年以上,这就对齿轮的可靠性提出了更高的要求。传统硬齿面内齿齿形的加工方式常为插齿，之后进行磨齿，如渗碳淬火前粗插齿和渗碳淬火后磨削齿形，由于磨齿机磨削内齿能力有限，难以加工齿轮内齿。而齿轮内齿的高硬度、高精度等已远远超出常规插齿工艺的加工能力，不能满足其精度等各项性能要求。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺，该工艺能够显著提高齿轮内齿的加工精度，改善齿轮性能。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺，包括以下步骤：

步骤一、取需加工内齿的齿坯进行预加工，预加工过程为：

（1）将插齿胎具放于插齿机床的工作台上，调整插齿胎具端面跳动，使其误差不大于0.03mm，之后将插齿胎具固定于插齿机床的工作台上；将齿坯的基准端面紧贴插齿胎具端面，误差不大于0.03mm，调整内齿齿顶圆跳动，使其误差不大于0.03mm，之后将其压紧固定在插齿胎具上；

（2）根据所加工齿轮预加工余量选取插齿刀，并对所取插齿刀进行修磨，修磨量△Q满足：

，；

其中，△Q为所取插齿刀的修磨量，△W为所加工齿轮内齿齿形公法线精加工余量，△为所选用刀具负偏差，Mn为所加工齿轮的模数；

修磨后清理干净并将插齿刀装于插齿机床上的插齿刀杆上，调整插齿刀跳动精度，使其不大于0.05mm；

（3）调整插齿刀往复行程，设定切削参数并按工艺要求计算留取内齿齿形公法线精加工余量△W，△W满足：

；

其中，△W为所加工齿轮内齿齿形公法线精加工余量，Mn为所加工齿轮的模数；

之后开始进行插齿，得齿轮后备用；

步骤二、将步骤一所得齿轮进行渗碳淬火后备用；

步骤三、依据步骤一中内齿齿形公法线精加工余量与齿轮设计参数设定机床各项参数，将经步骤二渗碳淬火处理后的齿轮进行精加工，至所加工齿轮达到设计要求即完成该工艺。

本发明在精加工时根据工艺师选定的硬质合金插齿刀和图纸参数去刀库领取硬质合金插齿刀，清理干净装于刀杆上，按精度要求效验刀具安装误差不大于0.02mm，依据内齿齿副长度调整机床凸轮机构以选定插齿刀行程长度=内齿齿副长度+插齿刀切入切出量之和，根据齿轮的内齿模数、内齿齿副长度及精度要求等设定切削参数并将设定的切削参数正确输入于数控插齿机电脑内，认真校正输入参数的正确性及图纸与工件一致性。效验无误后数控模拟优化选择实际切削参数，实施内齿齿形半精插齿、精插齿、超精插齿（光刀）。内齿齿形插齿原理是通过硬质合金插齿刀上下往复运动和圆周运动对齿轮内齿齿形展成加工，同时齿轮作与硬质合金插齿刀同向回转运动。

有益效果：

1.本发明在对齿坯进行预加工时留有加工余量，为后续的精加工的有效进行提供了保障，之后对齿轮进行渗碳淬火处理，对渗碳淬火硬齿面内齿齿形进行精加工，与传统的先插齿后热处理即得成品的加工工艺相比，本发明能够有效消除热处理变形导致的工件变形、精度降低的问题，摆脱了内齿难以磨制的困境，从根本上提高了成品工件的加工精度；

2.本发明一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺在精加工过程中采用渐进式多次插齿进行渐进式加工，能够最大程度上保护硬质合金刀的切削磨损，延长刀具的使用寿命，并且能有效的确保齿轮内齿的加工精度，提高成品率；

3.本发明由于加工精度的提高使齿轮传动装配精度得以提高，经本发明加工后的齿轮的内齿精度可达到7级，降低了齿轮传动的振动和噪音，有效的提高了齿轮的使用寿命，改善了齿轮的综合力学性能；

4.本发明拓展了齿轮的加工工艺，改变了传统的齿轮加工模式，为新型齿轮产品的研发提供了技术支持；

5.本发明易理解，整个过程采用原有的加工设备，操作条理性强易实施，普通插齿工即可理解使用，经济效益显著。

附图说明

图1为本发明插齿胎具、齿坯、插齿刀等的安装示意图。

图中标记：1、插齿刀杆，2、硬质合金插齿刀，3、螺栓螺母联接件，4、压板，5、齿轮，6、支撑垫铁，7、插齿胎具，8、螺栓螺母联接件，9、工作台。

具体实施方式

下面结合附图说明本发明的具体实施方式：一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺，包括以下步骤：

步骤一、取需加工内齿的齿坯进行预加工，预加工过程为：

（1）将插齿胎具放于插齿机床的工作台上，调整插齿胎具端面跳动，使其误差不大于0.03mm，之后将插齿胎具固定于插齿机床的工作台上；将齿坯的基准端面紧贴插齿胎具端面，误差不大于0.03mm，调整内齿齿顶圆跳动，使其误差不大于0.03mm，之后将其压紧固定在插齿胎具上；

（2）根据所加工齿轮预加工余量选取插齿刀，并对所取插齿刀进行修磨，修磨量△Q满足：

，

；

其中，△Q为所取插齿刀的修磨量，△W为所加工齿轮内齿齿形公法线精加工余量，△为所选用刀具负偏差，Mn为所加工齿轮的模数；

修磨后清理干净并将插齿刀装于插齿机床上的插齿刀杆上，调整插齿刀跳动精度，使其不大于0.05mm；

（3）调整插齿刀往复行程，设定切削参数并按工艺要求计算留取内齿齿形公法线精加工余量△W，△W满足：

；

其中，△W为所加工齿轮内齿齿形公法线精加工余量，Mn为所加工齿轮的模数；

之后开始进行插齿，得齿轮后备用；

步骤二、将步骤一所得齿轮进行渗碳淬火后备用；

步骤三、依据步骤一中内齿齿形公法线精加工余量与齿轮设计参数设定机床各项参数，将经步骤二渗碳淬火处理后的齿轮进行精加工，至所加工齿轮达到设计要求即完成该工艺。

其中，在对渗碳淬火后的齿轮精加工时，将插齿胎具放于插齿机床的工作台上，调整插齿胎具端面跳动，使其误差不大于0.01mm，之后将插齿胎具固定在插齿机的工作台上；将齿轮的基准端面紧贴插齿胎具端面，误差不大于0.01mm，调整所加工齿轮内齿齿顶圆跳动，使其误差不大于0.01mm，之后将经步骤二处理后的齿轮压紧固定于插齿胎具上；根据工艺要求选取硬质合金插齿刀，并将其安装在插齿机的刀杆上，插齿刀跳动不大于0.02mm，之后根据齿轮工艺要求并依据预加工留取的加工余量调整插齿刀行程、设定理论切削参数并校正，完成机床参数设定；

本发明的精加工采用多次渐进式插齿实施，用多次走刀的方式保证刀具的进给量，从而能够精确的保证齿轮内齿的加工精度。

本发明所选用刀具的负偏差△可由刀具精度等级、模数直接从国标中查出，例如：

本发明一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺是在精密数控插齿机YKM51160上实施的。

如图1所示，齿轮内齿齿形渗碳淬火前的预加工：齿轮齿坯的加工按常规工艺规程执行。齿形的预加工按如下工艺方案执行，先将插齿胎具7放于插齿机床的工作台9上，找平插齿胎具7端面在允许的要求内，所述要求误差不大于0.03mm，而后插齿胎具使用螺栓螺母联接件8紧固于工作台上；齿轮5的基准端面靠紧插齿胎具7上端面0.03mm塞尺检查不入，找正内齿齿顶圆在允许的要求内，所述要求误差不大于0.03mm，待找正后将齿轮5使用螺栓螺母联接件3、压板4、支撑垫铁6压紧于插齿胎具7上，根据工艺方案中齿形预加工余量领取刀齿齿厚较瘦的插齿刀（刀具工根据工艺余量修磨，且工件齿数与插齿刀齿数差大于16），清理干净后装于插齿刀杆上，找正插齿刀跳动精度，所述精度不大于0.05mm, 例如：由齿轮5内齿齿副长度b=120mm调整机床凸轮机构选定插齿刀的行程长度S=130mm（一般插齿刀切入切出之和为10mm，切入一般大于5mm,切出为3-4mm），设定插齿刀往复行程数n=30次/min、刀具圆周进给量f_c=0.3mm/每冲程(插齿刀每一往复行程刀具圆周转过的弧长f_c)、插齿刀的径向进给量f_r=0.35mm/每冲程(插齿刀每一往复行程平均径向进给量f_r) 切削参数实施齿形预加工，按工艺规程要求内齿齿形公法线留精加工余量0.6—0.7mm，齿槽深度按图纸齿槽深度19.35mm加内齿齿顶圆余量0.8mm的二分之一修正为19.75mm加工。

齿轮内齿齿形渗碳淬火后的精加工：将齿轮5基准端面平放于紧固于精密数控插齿机YKM51160的工作台9上的插齿胎具7端面上，以工作台9平面为基准来找正待加工齿轮5的基准端面和齿轮5内齿顶圆符合精度要求，所述精度不大于0.01mm，而后将齿轮5用连接螺栓螺母3、支撑垫铁6、压板4压紧于插齿胎具7上；再将选用的硬质合金插齿刀2装于插齿刀杆1上，找正硬质合金插齿刀跳动误差为0.02mm；依据齿轮图纸参数调整机床：由齿轮内齿齿副长度b=120mm调整机床凸轮机构选定插齿刀的行程长度S=130mm（一般插齿刀切入切出之和为10mm，切入一般大于5mm,切出为3-4mm），由内齿模数Mn和内齿齿副长度b设定行程数n=60次、刀具圆周进给量f_c=0.15mm/冲程(插齿刀每一往复行程刀具圆周转过的弧长f_c，由工件齿数Z_工、刀具齿数Z_刀而定)、插齿刀的径向进给量f_r=0.2mm/每冲程(插齿刀每一往复行程平均径向进给量f_r)等切削参数，将所述切削参数输入YKM51160数控插齿机数控程序，认真校正输入参数无误后实施硬质合金插齿刀精加工齿轮内齿齿形，齿轮回转与插齿刀回转同向。

所述硬质合金插齿刀精加工渗碳淬火硬齿面内齿齿形时，插齿刀2要根据磨损量及时作出修正，再根据修正的插齿刀2来调整机床实施加工。

所述插齿胎具7的作用主要是用来垫高齿轮5以便实施加工。

本发明在精密数控插齿机YKM51160上实施后，齿轮内齿精度经公司质量保证部门检测完全符合图纸要求，经过装配试车，齿轮啮合精度、整机的震动和噪音及整机性能满足图纸装配精度。

本发明还适用于插齿轮外齿。

本发明未叙述部分为现有技术。

Claims (1)

1.一种能够提高渗碳淬火齿轮内齿齿形加工精度的工艺，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、取需加工内齿的齿坯进行预加工，预加工过程为：

（1）将插齿胎具放于插齿机床的工作台上，调整插齿胎具端面跳动，使其误差不大于0.03mm，之后将插齿胎具固定于插齿机床的工作台上；将齿坯的基准端面紧贴插齿胎具端面，误差不大于0.03mm，调整内齿齿顶圆跳动，使其误差不大于0.03mm，之后将其压紧固定在插齿胎具上；

（2）根据所加工齿轮预加工余量选取插齿刀，并对所取插齿刀进行修磨，修磨量△Q满足：

，

；

其中，△Q为所取插齿刀的修磨量，△W为所加工齿轮内齿齿形公法线精加工余量，△为所选用刀具负偏差，Mn为所加工齿轮的模数；

修磨后清理干净并将插齿刀装于插齿机床上的插齿刀杆上，调整插齿刀跳动精度，使其不大于0.05mm；

（3）调整插齿刀往复行程，设定切削参数并按工艺要求计算留取内齿齿形公法线精加工余量△W，△W满足：

；

其中，△W为所加工齿轮内齿齿形公法线精加工余量，Mn为所加工齿轮的模数；

之后开始进行插齿，得齿轮后备用；

步骤二、将步骤一所得齿轮进行渗碳淬火后备用；

步骤三、依据步骤一中内齿齿形公法线精加工余量与齿轮设计参数设定机床各项参数，将经步骤二渗碳淬火处理后的齿轮进行精加工，至所加工齿轮达到设计要求即完成该工艺。

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