CN107755991A - 一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法 - Google Patents

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王延忠
杨凯
刘鹏
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23P—METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P15/00—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass
    • B23P15/14—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F7/00—Making herringbone gear teeth

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  • Mechanical Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法，在插齿加工后对无空刀槽双螺旋齿轮中间部分进行镀层防渗碳热处理保护，热处理后进行化学方法去除保护镀层，然后用蝶形砂轮进行磨削加工。由于双螺旋齿轮的中间部分没有渗碳强化，可以通过普通的铣削方法切除双螺旋齿轮中间部分齿面，使得中间部分不参与啮合但有连接两侧齿面提高强度效果。通过本发明的方法不仅实现了无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工，相比有空刀槽双螺旋齿轮又提高了轮齿强度。

Description

一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法
技术领域
本发明涉及无空刀槽双螺旋齿轮加工的技术领域，具体涉及一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法
背景技术
由于传统无空刀槽双螺旋齿轮无法实现精密磨削加工，导致大功率负载情况下只能使用有空刀槽的双螺旋齿轮。但有空刀槽的双螺旋齿轮增大了轮齿宽度，同时造成齿轮重量增加。同时由于两侧齿分开，减小了轮齿强度，在一些减速箱尺寸受限的区域使用困难，特别是在要求轻量化、小尺寸的航空减速箱的使用中，双螺旋齿轮的大齿宽成为了设计人员亟待解决的问题。
发明内容
本发明的目的是提出一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法，实现无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工，相比有空刀槽双螺旋齿轮又提高了轮齿强度。可满足双螺旋齿轮插削、热处理和磨削加工要求，同时提升齿轮弯曲强度。
本发明采用的技术方案为：一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法，包括以下步骤：
步骤1、备料：锻造工件；
步骤2、加工两个端面形成基准平面，平面度要求0.01；
步骤3、在插床定位装夹双螺旋齿轮，使得双螺旋齿轮随着转台同轴转动，同轴度要求 0.01；
步骤4、插削粗加工，利用展成原理，对双螺旋齿轮进行插削粗加工；
步骤5、进行粗加工检测，齿面加工余量1mm；
步骤6、涂防渗层，对双螺旋齿轮的中间轮齿部分和非齿轮部分涂防渗碳层，然后进行渗碳热处理；
步骤7、对齿面热处理硬度和渗碳层深度进行检测，要求渗碳层深度1mm，齿面硬度HRC60-62；
步骤8、热处理完成后对齿轮进行化学处理去除防渗碳的镀层；
步骤9、使用蝶形砂轮对热处理后的双螺旋齿轮进行精密磨削砂轮，磨削区域是CD和 EF段，C点的位置是双螺旋齿轮每一齿一侧外轮齿端面处，D点的位置是双螺旋齿轮每一齿靠近中心位置处，F点的位置是双螺旋齿轮每一齿另一侧外轮齿端面处，E点的位置是双螺旋齿轮每一齿靠近中心位置处，蝶形砂轮从轮齿端面沿着齿向方向向由C点往D点运动，当蝶形砂轮的一侧移动到齿轮中间平面时，砂轮停止运动，此时砂轮旋转中心对应的就是D点；磨削区域EF也是同理，砂轮由F点向E点运动，当蝶形砂轮的一侧移动到齿轮中间平面时，砂轮停止运动，此时砂轮旋转中心对应的就是E点；
步骤10、对双螺旋齿轮中间DE部分的齿面进行铣削加工，切除啮合面，使得齿轮传动过程中，中间部分不参与啮合，仅连接两侧齿轮提高轮齿强度；双螺旋齿轮中间DE部分，即齿面未经过磨削加工的部分；铣削加工使用小直径指状铣刀进行加工，从轮齿的中间平面分别沿着齿向方向往两侧进行铣削加工，到运动到磨削完整面停止，即D、E点；
步骤11、检验各尺寸加工精度，完成加工。
其中，步骤1中选中锻造加工件作为备料，步骤2中先加工两个端面形成基准平面，平面度要求0.01，两个面互为基准，平行度要求0.02。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
本发明解决了传统无空刀槽双螺旋齿轮齿面热处理强化后无法精密磨削加工的困难；相比同类型的有空刀槽双螺旋齿轮不仅实现了两侧轮齿的连接，而且提高了轮齿整体的抗弯曲强度。从润滑的角度上讲，由于中间部分轮齿铣掉了啮合的部分，可以增加润滑油的流动性，提高润滑油的流动速度和换热效率，有效提高润滑、散热效果。
附图说明
图1为本发明的无空刀槽双螺旋齿轮示意图；
图2为插削加工后的双螺旋齿轮示意图；
图3为涂完防渗碳图层的示意图，其中齿宽为B，中间防渗碳涂层宽A；
图4为无空刀槽双螺旋齿轮使用蝶形砂轮精密磨削加工示意图；
图5为铣削加工无空刀槽双螺旋齿轮中间部分示意图。
具体实施方式
下面结合附图以及具体实施方式进一步说明本发明。
本发明一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法，包括以下步骤：
步骤1、备料：锻造工件；
其中，步骤1中选中锻造加工件作为备料，为了使双螺旋齿轮更适用于高速重载的机械设备，材料优先选用18CrNi4A，9310钢等钢料，毛坯选用整体锻造加工成型。
步骤2、加工两个端面形成基准平面，平面度要求0.01；
步骤2中先加工两个端面形成基准平面，平面度要求0.01，两个面互为基准，平行度要求0.02。
步骤3、在插床定位装夹双螺旋齿轮，使得双螺旋齿轮随着转台同轴转动，同轴度要求 0.01；
步骤4、插削粗加工，利用展成原理，对双螺旋齿轮进行插削粗加工；
使用插齿机插削粗加工，插刀优先选用与双螺旋齿轮同等模数、齿数、压力角的插齿刀，采用1：1传动比进行插削加工。当插削一侧齿轮时，插刀和齿轮停止转动，插刀顶端从齿轮的C点插削加工到D点停止，再从D点推刀至C点。插刀完全退出齿轮后，插刀和齿轮同时转动相同角度，插刀和齿轮同时停止，插刀再次进行插削加工。如此往复，完成插削粗加工。
步骤5、进行粗加工检测，齿面加工余量1mm；
步骤6、涂防渗层，对双螺旋齿轮的中间轮齿部分和非齿轮部分涂防渗碳层，然后进行渗碳热处理；
非轮齿部分主要包括双螺旋齿轮的两侧端面和中间不参与磨削加工部分，防渗碳层采用氧化铝加水玻璃，渗碳热处理采用气体渗碳，渗碳温度控制在900-920℃，渗碳时间控制在 120小时。
步骤7、对齿面热处理硬度和渗碳层深度进行检测，要求渗碳层深度1mm，齿面硬度HRC60-62；
步骤8、热处理完成后对齿轮进行化学处理去除防渗碳的镀层；
去除防渗碳镀层采用化学清洗法，使用盐酸浸泡，时间控制在10-15分钟，常温浸泡，然后去除用刷子刷去镀层。
步骤9、使用蝶形砂轮对热处理后的双螺旋齿轮进行精密磨削砂轮，如图4所示，磨削区域主要是图3中的CD，EF；C点的位置是双螺旋齿轮每一齿一侧外轮齿端面处，D点的位置是双螺旋齿轮每一齿靠近中心位置处，F点的位置是双螺旋齿轮每一齿另一侧外轮齿端面处，E点的位置是双螺旋齿轮每一齿靠近中心位置处，磨削区域主要是图3中的CD和EF段，蝶形砂轮从轮齿端面沿着齿向方向向由C点往D点运动，当蝶形砂轮的一侧移动到齿轮中间平面时，砂轮停止运动，此时砂轮旋转中心对应的就是D点。磨削区域EF也是同理，砂轮由F点向E点运动，当蝶形砂轮的一侧移动到齿轮中间平面时，砂轮停止运动，此时砂轮旋转中心对应的就是E点。
步骤10、对双螺旋齿轮中间DE部分的齿面进行铣削加工，切除啮合面，使得齿轮传动过程中，中间部分不参与啮合，仅连接两侧齿轮提高轮齿强度。双螺旋齿轮中间DE部分，即齿面未经过磨削加工的部分。铣削加工使用小直径指状铣刀进行加工，从轮齿的中间平面分别沿着齿向方向往两侧进行铣削加工，到运动到磨削完整面停止，即D、E点。
步骤11、检验各尺寸加工精度，完成加工。
主要检测齿面加工余量，两侧轮齿E、D点的对中度，齿面累计偏差和轮齿精度。

Claims (2)

1.一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤1、备料：锻造工件；
步骤2、加工两个端面形成基准平面，平面度要求0.01；
步骤3、在插床定位装夹双螺旋齿轮，使得双螺旋齿轮随着转台同轴转动，同轴度要求0.01；
步骤4、插削粗加工，利用展成原理，对双螺旋齿轮进行插削粗加工；
步骤5、进行粗加工检测，齿面加工余量1mm；
步骤6、涂防渗层，对双螺旋齿轮的中间轮齿部分和非齿轮部分涂防渗碳层，然后进行渗碳热处理；
步骤7、对齿面热处理硬度和渗碳层深度进行检测，要求渗碳层深度1mm，齿面硬度HRC60-62；
步骤8、热处理完成后对齿轮进行化学处理去除防渗碳的镀层；
步骤9、使用蝶形砂轮对热处理后的双螺旋齿轮进行精密磨削砂轮，磨削区域是CD和EF段，C点的位置是双螺旋齿轮每一齿一侧外轮齿端面处，D点的位置是双螺旋齿轮每一齿靠近中心位置处，F点的位置是双螺旋齿轮每一齿另一侧外轮齿端面处，E点的位置是双螺旋齿轮每一齿靠近中心位置处，蝶形砂轮从轮齿端面沿着齿向方向向由C点往D点运动，当蝶形砂轮的一侧移动到齿轮中间平面时，砂轮停止运动，此时砂轮旋转中心对应的就是D点；磨削区域EF也是同理，砂轮由F点向E点运动，当蝶形砂轮的一侧移动到齿轮中间平面时，砂轮停止运动，此时砂轮旋转中心对应的就是E点；
步骤10、对双螺旋齿轮中间DE部分的齿面进行铣削加工，切除啮合面，使得齿轮传动过程中，中间部分不参与啮合，仅连接两侧齿轮提高轮齿强度；双螺旋齿轮中间DE部分，即齿面未经过磨削加工的部分；铣削加工使用小直径指状铣刀进行加工，从轮齿的中间平面分别沿着齿向方向往两侧进行铣削加工，到运动到磨削完整面停止，即D、E点；
步骤11、检验各尺寸加工精度，完成加工。
2.根据权利要求1所述的一种无空刀槽双螺旋齿轮的磨削加工方法，其特征在于：步骤1中选中锻造加工件作为备料，步骤2中先加工两个端面形成基准平面，平面度要求0.01，两个面互为基准，平行度要求0.02。
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