CN104976114B - 一种微型齿轮泵的高啮合度齿轮组以及齿轮加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微型齿轮泵的高啮合度齿轮组，包括两个相互啮合的齿轮，两个齿轮分别为驱动齿轮和从动齿轮，两个齿轮均为渐开线直齿轮且两个齿轮的参数相同，每个齿轮的齿数为10，模数为2.5，压力角为25°，齿顶圆直径为37mm，分度圆直径为30mm，齿根圆直径为26mm。并且公开了一种齿轮的加工方法。针对微型齿轮泵的齿轮组进行改进，同时针对齿轮组中齿轮的加工方法进行改进，使齿轮泵保持工作稳定，提高齿轮组的啮合度，减少漏油、困油的现象，延长工作寿命。

Description

一种微型齿轮泵的高啮合度齿轮组以及齿轮加工方法

技术领域

本发明涉及一种用于微型齿轮泵，尤其是一种微型齿轮泵的高啮合度齿轮组以及齿轮加工方法。

背景技术

齿轮泵有叫正排量装置，广泛用于工业、农业生产中。微型齿轮泵是齿轮泵中尺寸较小且较为精密的一种。微型齿轮泵中包括一组相互啮合的驱动齿轮和从动齿轮。驱动齿轮与从动齿轮一般为相同的齿轮，两者的结构、齿数、模数以及其他参数直接影响齿轮泵的工作效果以及使用寿命。现有的微型齿轮泵中，由于对齿轮的设计不合理、齿轮精度不足，导致啮合度不佳，振动较大，产生较大的噪声，甚至出现困油、泄漏的现象；并且，不适用于低粘度的介质（如：水），干转时极易报废；同时，也使齿轮在长时间的高压下易变形，使用寿命短。现有的齿轮轴由不锈钢制成，光洁度差、容易变形且其不适用于高温注塑，从而使注塑材料的局限性大，进而影响齿轮的强度。然而，现有齿轮的加工方法，尤其是国内对齿轮的加工方法，精度较低，光洁度较差，不适用于齿轮泵中高精度齿轮的制造加工。因此，需要一种针对齿轮泵，特别是微型齿轮泵的齿轮的加工方法。

发明内容

本发明提供了一种微型齿轮泵的高啮合度齿轮组以及齿轮加工方法，其目的在于解决现有微型齿轮泵中齿轮组设计不合理、齿轮加工精度不足问题。

一种微型齿轮泵的高啮合度齿轮组，包括两个相互啮合的齿轮，两个齿轮分别为驱动齿轮和从动齿轮，两个齿轮均为渐开线直齿轮且两个齿轮的参数相同，每个齿轮的齿数为10，模数为2.5，压力角为25°，齿顶圆直径为37mm，分度圆直径为30mm，齿根圆直径为26mm。

进一步的，所述齿轮的齿根滑移系数均为2.1。

进一步的，每个齿轮中均固定设有一陶瓷轴。

进一步的，所述齿轮成对应用于微型齿轮泵中。

进一步的，所述齿轮采用PEEK材料制成。

一种针对上述齿轮组中所述齿轮的加工方法，其步骤为：

1）制作用于固定标准模的工装夹具。

2）先对工装夹具进行加热，使工装夹具膨胀，将标准模置于工装夹具中，再对工装夹具进行冷却，使工装夹具收缩固紧标准模，并使该工装夹具的上表面达到水平；采用精密测量仪器找到该工装夹具上表面的垂线，根据该垂线确定齿轮的圆心，根据该圆心在标准模上分别找到齿根圆、分度圆和齿顶圆，进行开模。先采用四刃铣刀进行大面积切割，再结合单头铣刀进行边缘的切割，最后使用镗刀进行多次精镗，使模具达到设计尺寸。

3）对工装夹具进行加热，使工装夹具膨胀，再将标准模取出。

4）在标准模的中同心垂直固定放置一陶瓷轴，并对标准模进行注塑，注塑温度为300℃～360℃。

5）在无尘车间中采用无尘车床对成型的齿轮的两个端面以及齿顶部位进行修整，去除毛刺并将齿轮车至设计尺寸。

本发明针对微型齿轮泵的齿轮组进行改进，同时针对齿轮组中齿轮的加工方法进行改进，使齿轮泵保持工作稳定，提高齿轮组啮合度，减少漏油、困油的现象，延长工作寿命。其优点主要体现在以下几个方面：

（1）通过对齿轮参数的改进，使得两个齿轮具有适度的啮合重合度，防止驱动齿轮和从动齿轮由于啮合过松或过紧带来的不利影响，从而保证微型齿轮泵的稳定工作，减小困油现象。同时，齿面工作时具有小的滑移系数，使齿轮具有超长的工作寿命。本发明中进行改进的特种渐开线齿轮，有利于对低粘度的介质进行打压，甚至可用于水打压，干转时间也大大提高，并且具有自吸能力。从而使齿轮泵的使用范围增加，也减小了干转使齿轮报废的可能性。

（2）采用陶瓷轴代替不锈钢轴作为齿轮轴，一方面，具有更高的硬度，不易变形，且具有更好的光洁度，减少齿轮工作时的振动，减小噪音，另一方面，耐高温，可大大提高齿轮的注塑温度，使可选的注塑材料更为多样化，从而提升齿轮的强度。

（3）齿轮的加工工艺中，在工装夹具上以上表面为水平面找到垂线，并依次找到齿根圆、分度圆和齿顶圆，使开模位置保持精准。

（4）开模过程中摒弃了现有的在高温下进行的线切割法，采用四刃铣刀和单头铣刀的结合，并采用镗刀多次精镗，避免了模具在高温下产生体积变化，保证模具的精度和光洁度，以使得加工得到的齿轮具有更高的精度和光洁度。使两个齿轮之间更好地配合，具有更高的啮合度。

（5）采用热胀冷缩的方式将标准模与工装夹具相配合，从而实现紧固和松脱标准模，防止在加工过程中出现晃动从而影响开模的精确度。选用与标准模外表面相配合的工装夹具，避免了使用普通夹具固定标准模造成的变形。

（6）在隔音的无尘车间采用无尘车床进行开模，以避免尘埃、外界振动等各方面因素对开模过程的影响，提高了开模的精确度，从而使加工过的齿轮之间具有更高的啮合度。

附图说明

图1为本发明所述齿轮组的示意图。

具体实施方式

本发明的具体实施方式如下：

一种微型齿轮泵的高啮合度齿轮组，包括两个相互啮合的齿轮，两个齿轮分别为驱动齿轮1和从动齿轮2，两个齿轮均为渐开线直齿轮且两个齿轮的参数相同，每个齿轮的齿数为10，模数为2.5，压力角为25°，齿顶圆直径为37mm，分度圆直径为30mm，齿根圆直径为26mm，齿轮的齿根滑移系数均为2.1。所述齿轮采用PEEK材料制成，每个齿轮中均固定设有一陶瓷轴3。

一种针对上述齿轮组中所述齿轮的加工方法，其步骤为：

1）制作用于固定标准模的工装夹具，该工装夹具的内表面与标准模的外表面相配合，且该工装夹具的上表面为水平面。

2）先用加热器对工装夹具外部采用80℃进行加热30min以上，使工装夹具膨胀，将标准模置于工装夹具中，再用灭火器对工装夹具外侧进行冷却，使工装夹具收缩固紧标准模，并使该工装夹具的上表面达到水平；采用千分尺找到该工装夹具上表面的垂线，根据该垂线在标准模上确定齿轮的圆心，根据该圆心在标准模上分别找到齿根圆、分度圆和齿顶圆，进行开模。先采用四刃铣刀进行大面积切割，再结合单头铣刀进行边缘的切割，使模具与最终尺寸相差0.1mm。最后使用镗刀进行四次精镗，每次的进刀尺寸为0.025mm，使模具达到设计尺寸。模具切割面的光洁度可达Ra0.4～Ra0.6μm。

3）对工装夹具进行加热，使工装夹具膨胀，再将标准模取出。

4）在标准模的中同心垂直固定放置一陶瓷轴，并对标准模进行注塑，注塑温度为300℃～360℃。

5）在无尘车间中采用无尘车床对成型的齿轮的两个端面以及齿顶部位进行修整，去除毛刺并将齿轮车至设计尺寸。其中齿轮端面采用尖钩型金刚石车刀，以避免退刀时将齿轮磨损。

所述PEEK材料即聚醚醚酮，是一种具有耐高温、自润滑、易加工和高机械强度等优异性能的特种工程塑料。

通过在微型齿轮泵中本发明所述的齿轮组进行测试可得：

干转时间＞100 小时

压力＞17 Bar

寿命 20000小时

使用本发明的齿轮组，其干转时间可超过100小时，而普通齿轮组的干转时间仅为30s，两者相比，本发明的齿轮组具有明显的优势，使齿轮在低粘度流体甚至空转过程中不易损坏。且本发明所述齿轮组能够承受较大的压力，同时，使用寿命也大大长于一般的齿轮组。

上述仅为本发明的具体实施方式，但本发明的设计构思并不局限于此，凡利用此构思对本发明进行非实质性的改动，均应属于侵犯本发明保护范围的行为。

Claims (4)

1.一种微型齿轮泵的高啮合度齿轮组的齿轮的加工方法，所述齿轮组包括两个相互啮合的齿轮，两个齿轮分别为驱动齿轮和从动齿轮，两个齿轮均为渐开线直齿轮且两个齿轮的参数相同，每个齿轮的齿数为10，模数为2.5，压力角为25°，齿顶圆直径为37mm，分度圆直径为30mm，齿根圆直径为26mm，其步骤为：

1）制作用于固定标准模的工装夹具；

2）先对工装夹具进行加热，使工装夹具膨胀，将标准模置于工装夹具中，再对工装夹具进行冷却，使工装夹具收缩固紧标准模，从而将标准模固定于所述工装夹具中，并使该工装夹具的上表面达到水平；采用精密测量仪器找到该工装夹具上表面的垂线，根据该垂线确定齿轮的圆心，根据该圆心在标准模上分别找到齿根圆、分度圆和齿顶圆，进行开模；

3）对工装夹具进行加热，使工装夹具膨胀，再将标准模从所述工装夹具中取出；

4）在标准模中同心垂直固定放置一陶瓷轴，并对标准模进行注塑；

5）用车床对成型的齿轮进行修整，去除毛刺并将齿轮车至设计尺寸。

2.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于：注塑温度为300℃～ 360℃。

3.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述步骤5）在无尘车间采用无尘车床进行。

4.如权利要求1所述的加工方法，其特征在于：所述步骤2）中的开模方式为，先采用四刃铣刀进行大面积切割，再结合单头铣刀进行边缘的切割，最后使用镗刀进行多次精镗，使模具达到设计尺寸。