CN103817491B - 一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法，该方法是根据花键齿垂直于根锥截面的齿形图对直槽端面花键进行一次双面的成形加工，其主要方法步骤包括：（1）粗加工零件毛坯；（2）精加工基准；（3）端面齿开槽；（4）热处理；（5）修复基准；（6）精加工零件；（7）端面花键齿磨削加工；（8）成品检验。采用本发明所述方法对直槽端面花键的加工使齿槽的形面和齿槽平面的空间位置关系可以一次成形，可以保证花键齿两个齿侧面的分齿精度完全一致；不但能够提高工作效率，而且端面花键齿的齿距误差仅通过一次分度来保证精度要求，两侧面的齿距误差一致性较好。

Description

一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法
技术领域
本发明属于机械制造技术领域，涉及一种端面花键加工方法，具体是涉及一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法。
背景技术
直槽端面花键齿的应用十分广泛，主要用于回转体的连接、夹具的分度和功能部件的定位等方面，目前在我国的航空发动机领域已经得到了应用。如发动机飞附机匣球笼的连接。发动机涡轮盘与鼓筒轴在高温、高速旋转中的连接等都用上了直廓端面花键齿的连接。随着端面花键齿的应用越来越广泛，在航空领域中对端面花键的连接的要求也越来越高。由于航空材料的特殊性，对端面花键齿的精度要求也都需要采用磨齿加工的方法来满足精度要求。
由于直槽端面花键齿的齿槽的两个形面都是具有相应的配合要求的空间平面，并要求两平面能够全面贴合（如图2所示）。因此通常的加工方法是采用单面磨削法进行加工，采用单面磨削方法在花键齿的磨削加工中，虽然可通过对机床的调整来保证配对端面花键齿的贴合要求，但是机床需要进行两次调整，齿槽的两个侧面需分两次加工，从而导致端面花键齿的两侧齿距误差不一致，同时容易出现个别齿的齿槽宽不一致，只能通过单个齿的修磨来保证端面花键齿的贴合要求，加工效率较低。
发明内容
为了解决上述问题，本发明提供了一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法，该方法通过采用双面成形法加工，对于齿槽的成形只需一次装夹加工就能将两个形面一次加工完成，大大提高齿形成形精度和加工效率。
本发明是通过如下技术方案予以实现的。
一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法，该方法是根据花键齿垂直于根锥截面的齿形图对直槽端面花键进行一次双面的成形加工，其主要方法步骤包括：（1）粗加工零件毛坯；（2）精加工基准；（3）端面齿开槽；（4）热处理；（5）修复基准；（6）精加工零件；（7）端面花键齿磨削加工；（8）成品检验。
所述步骤（6）中精加工零件零件时，对于端面花键齿的齿槽精加工采用数控成形磨削加工来完成直廓齿槽的加工。
所述步骤（7）中端面花键齿磨削加工包括如下步骤：
a、确定垂直于两工作平面交汇出的根锥直线的直槽齿形图，并确定垂直于齿根线的截面轮廓；
b、通过空间结构的几何推算，确定不同齿数的端面花键齿槽的齿根磨削角度；
c、根据步骤a确定的垂直于齿根线的截面轮廓和步骤b中确定角度，在缓进给磨床上直接用成形的砂轮进行端面花键齿的磨削加工。
在端面花键齿的磨削加工时，重复修整砂轮。
在端面花键齿的磨削加工时，端面花键齿的分度精度通过高精度分度圆盘来实现。
所述步骤b中端面花键齿槽的齿根磨削角度选用垂直于根锥节线上的角度。
本发明的有益效果是：
与现有技术相比，利用本发明所述方法对直槽端面花键的加工使齿槽的形面和齿槽平面的空间位置关系可以一次成形，可以保证花键齿两个齿侧面的分齿精度完全一致。采用本发明所述方法对直槽端面花键进行加工，不但能够提高工作效率，而且端面花键齿的齿距误差仅通过一次分度来保证精度要求，两侧面的齿距误差一致性较好。同时采用调整齿根锥角度来实现一种加工参数加工出来的端面花键齿实现100%的贴合。通过对标准件的建立，可以实现直槽端面花键齿的零件具有互换性。
附图说明
图1为本发明所述端面花键齿的零件加工方法工艺流程图；
图2为端面花键齿正常贴合示意图；
图3为本发明中砂轮磨削加工示意图；
图4为本发明垂直于根锥线大端齿廓图；
图5为本发明中磨此砂轮的结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例及附图进一步描述本发明的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
如图1所示，本发明所述的一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法，该方法是根据花键齿垂直于根锥截面的齿形图对直槽端面花键进行一次双面的成形加工，其主要方法步骤包括：（1）粗加工零件毛坯；（2）精加工基准；（3）端面齿开槽；（4）热处理；（5）修复基准；（6）精加工零件；（7）端面花键齿磨削加工；（8）成品检验。
所述步骤（6）中精加工零件零件时，对于端面花键齿的齿槽精加工采用数控成形磨削加工来完成直廓齿槽的加工。
所述步骤（7）中端面花键齿磨削加工包括如下步骤：
a、确定垂直于两工作平面交汇出的根锥直线的直槽齿形图，并确定垂直于齿根线的截面轮廓；其垂直于根锥线大端齿廓图如图4所示。
b、通过空间结构的几何推算，确定不同齿数的端面花键齿槽的齿根磨削角度；
c、根据步骤a确定的垂直于齿根线的截面轮廓和步骤b中确定角度，在缓进给磨床上直接用成形的砂轮进行端面花键齿的磨削加工。本发明中采用的磨齿砂轮如图5所示。
为保持齿槽的一致性，在端面花键齿的磨削加工时，重复修整砂轮。
在端面花键齿的磨削加工时，端面花键齿的分度精度通过高精度分度圆盘来实现。
所述步骤b中端面花键齿槽的齿根磨削角度选用垂直于根锥节线上的角度。
下面结合实施例附图对本发明做进一步说明，在本发明中，对于端面花键齿的齿槽精加工，采用数控成形磨削加工来完成直廓齿槽的加工。根据端面花键齿的零件产品设计图中的规定：关于端面花键齿的角度设计，通常是选用垂直于根锥节线上的角度。根据设计的参数，计算出直廓端面花键齿在垂直于齿槽根锥的截面上所形成的三角形的齿槽齿形，设齿形角为α，齿轮的齿数为Z。根据直廓端面花键齿的贴合要求，如图2所示，应尽量满足全齿面的贴合。根据空间贴合的推算，计算出端面齿的根锥线与端面花键齿的端截面与根锥的夹角如图3、图4所示，该角度λ值应该在满足下面的计算公式时，才能够实现全齿面的正常贴合。
该计算公式为：
根据计算出的γ值，对直廓端面花键齿连接的设计为：齿数Z、连接环的外圆直径D、根锥角γ、面锥角也是为γ，这样的端面花键齿成形加工就满足了齿槽的全齿面贴合和等顶隙配合。
关于端面花键齿的成形加工，对软齿面可以使用抗磨损刀具进行成形铣削加工，加工余量要小一些。对于硬齿面的磨削加工，可用成形的金刚石磨轮进行砂轮修整，也可以用数控金刚石轮进行重复修整来保持每一个齿槽尺寸和形状的稳定性，控制刀具和砂轮的磨损产生的加工误差。
由于直槽端面花键齿的齿槽的两个形面都是具有相应的配合要求的空间平面，并要求两平面能够全面贴合，因此采用本发明双面成形法加工，对于齿槽的成形只需一次装夹加工就能将两个形面一次加工完成。这样不但提高了加工效率，而且端面花键齿的齿距误差只需一次分度的精度就可以保证零件的加工精度要求，而且两个平面的齿距差是一致的。

Claims (5)

1.一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法，其特征在于：该方法是根据花键齿垂直于根锥截面的齿形图对直槽端面花键进行一次双面的成形加工，其主要方法步骤包括：(1)粗加工零件毛坯；(2)精加工基准；(3)端面齿开槽；(4)热处理；(5)修复基准；(6)精加工零件；(7)端面花键齿磨削加工；(8)成品检验；
所述步骤(7)中端面花键齿磨削加工包括如下步骤：
a、确定垂直于两工作平面交汇出的根锥直线的直槽齿形图，并确定垂直于齿根线的截面轮廓；
b、通过空间结构的几何推算，确定不同齿数的端面花键齿槽的齿根磨削角度；
c、根据步骤a确定的垂直于齿根线的截面轮廓和步骤b中确定角度，在缓进给磨床上直接用成形的砂轮进行端面花键齿的磨削加工。
2.根据权利要求1所述的一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法，其特征在于：所述步骤(6)中精加工零件时，对于端面花键齿的齿槽精加工采用数控成形磨削加工来完成直廓齿槽的加工。
3.根据权利要求1所述的一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法，其特征在于：在端面花键齿的磨削加工时，重复修整砂轮。
4.根据权利要求1所述的一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法，其特征在于：在端面花键齿的磨削加工时，端面花键齿的分度精度通过高精度分度圆盘来实现。
5.根据权利要求1所述的一种大模数直槽端面花键的成形磨削加工方法，其特征在于：所述步骤b中端面花键齿槽的齿根磨削角度选用垂直于根锥节线上的角度。
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