CN107952999B - 一种硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，包括步骤：S1：锻件，根据半圆齿条的结构，采用对应两件齿条的坯料进行整体锻打；S2：齿开槽，对锻件两侧分别进行齿开槽；S3：去应力处理；S4：半精铣齿面，对锻件两侧进行半精铣齿面，且齿面留有加工余量；S5：渗碳淬火；S6：两齿条间半精铣；S7：去应力处理；S8：两齿条间精铣，以使两件齿条分离；S9：精车；S10：磨外圆，端面成品；S11：精铣齿面，齿面成品。通过上述工艺能实现硬齿面大模数圆柱形齿条的加工，不仅克服了圆柱形非对称面热处理变形的不可控性，而且不需特殊的热处理设备、不需专用磨齿机，使加工更加简单、经济。

Description

一种硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，更具体地说，涉及一种硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法。

背景技术

齿条是一种齿分布于条形体上的特殊齿轮。齿条也分直齿齿条和斜齿齿条，分别与直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮配对使用；齿条的齿廓为直线而非渐开线(对齿面而言则为平面)，相当于分度圆半径为无穷大圆柱齿轮。齿条的加工方法一般有：(1)滚齿(2)插齿(3)剃齿(4)磨齿(5)珩齿。

传统齿条大多为软齿面，相对比硬齿面容易加工，易控制变形。但软齿面接触疲劳强度、齿根弯曲疲劳强度及齿面抗胶合能力、传动载荷、使用寿命都比硬齿面差很多。对于硬齿面齿条，其加工困难。现有技术中仅有少部分可通过调质加淬火热处理得到、或者高温锻压后高频淬火整形得到、也有整体渗碳淬火后专用磨齿机磨成品得到的。

但上述硬齿面齿条加工方法的流转工序较长、成本较高、操作复杂，并受限于特殊的热处理设备、专用磨齿机等。

综上所述，如何有效地解决硬齿面齿条加工流转工序较长、成本较高、操作复杂，并受限于特殊的热处理设备、专用磨齿机等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，该加工方法可以有效地解决硬齿面齿条加工流转工序较长、成本较高、操作复杂，并受限于特殊的热处理设备、专用磨齿机的问题。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，包括步骤：

S1：锻件，根据半圆齿条的结构，采用对应两件齿条的坯料进行整体锻打；

S2：齿开槽，对锻件两侧分别进行齿开槽，齿面及齿根分别留有加工余量；

S3：去应力处理，控制零件弯曲变形；

S4：半精铣齿面，对锻件两侧进行半精铣齿面，且齿面留有加工余量；

S5：渗碳淬火；

S6：两齿条间半精铣，沿两齿条中部进行半精铣分离，并留有两齿条间精铣余量；

S7：去应力处理；

S8：两齿条间精铣，以使两件齿条分离，并以齿节圆为基准，在两齿条的外圆面上铣外切多边形，并根据节圆打两端中心孔；

S9：精车，以所述两端中心孔为基准，车外圆，并在外圆及相应轴肩留磨量；

S10：磨外圆，以所述两端中心孔为基准，磨外圆并消除所述留磨量，外圆及其相应端面成品；

S11：精铣齿面，齿面成品。

优选地，上述硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法中，所述步骤S2中对锻件两侧分别进行齿开槽，具体包括：

通过数控龙门铣对锻件两侧分别进行齿开槽。

优选地，上述硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法中，所述步骤S4中对锻件两侧进行半精铣齿面，具体包括：

通过数控龙门铣、采用精铣刀具对锻件两侧进行半精铣齿面。

优选地，上述硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法中，所述步骤S9中，车外圆具体包括：

用耐磨刀片车外圆。

优选地，上述硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法中，所述步骤S11中，精铣齿面，具体包括：

找正已磨外圆母线，数控龙门铣加工各齿面。

优选地，上述硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法中，所述步骤S5中，渗碳淬火具体包括：

将经过半精铣齿面处理的工件平稳竖直放置在吊具上，并将位于两侧的齿面朝向两边摆放进行渗碳淬火。

应用本发明提供的硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，先锻件，根据半圆齿条的结构，采用对应两件齿条的坯料进行整体锻打；再齿开槽，对锻件两侧分别进行齿开槽，齿面及齿根分别留有加工余量；而后去应力处理，控制零件弯曲变形；再经半精铣齿面，对锻件两侧进行半精铣齿面，且齿面留有加工余量；渗碳淬火；两齿条间半精铣，沿两齿条中部进行半精铣分离，并留有两齿条间精铣余量；而后去应力处理；再进行两齿条间精铣，以使两件齿条分离，并以齿节圆为基准，在两齿条的外圆面上铣外切多边形，并根据节圆打两端中心孔；精车，以所述两端中心孔为基准，车外圆，并在轴肩留磨量；磨外圆，以所述两端中心孔为基准，磨外圆及所述留磨量，端面成品；最后精铣齿面，齿面成品。通过上述工艺能实现硬齿面大模数圆柱形齿条的加工，不仅克服了圆柱形非对称面热处理变形的不可控性，而且不需特殊的热处理设备、不需专用磨齿机，使加工更加简单、经济。用本发明方法加工的齿条是经过渗碳淬火的硬齿面大模数圆柱形齿条，最终得到的精度远远高于GB10096-88规定的9级精度。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一个具体实施例的硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法的流程示意图；

图2为经齿开槽处理后工件的结构示意图；

图3为两齿条间半精铣后的工件结构示意图。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，以简化工艺流程、节约生产成本。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图3，图1为本发明一个具体实施例的硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法的流程示意图；图2为经齿开槽处理后工件的结构示意图；图3为两齿条间半精铣后的工件结构示意图。

在一个具体实施例中，本发明提供的硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，包括以下步骤：

S1：锻件，根据半圆齿条的结构，采用对应两件齿条的坯料进行整体锻打。

根据半圆齿条的结构，单件常规渗碳淬火变形不易控制，因而采用对应两件齿条的坯料进行整体锻打。也就是坯料尺寸是对应加工两件齿条的，对坯料进行整体锻打，以备料。

S2：齿开槽，对锻件两侧分别进行齿开槽，齿面及齿根分别留有加工余量；

由于锻打后的工件是对应加工两件齿条的，因而对锻件两侧分别进行齿开槽，并且在齿面及齿根分别留有加工余量，以便于后续铣齿等加工。具体地，可以通过数控龙门铣对锻件两侧分别进行齿开槽。经齿开槽处理后的工件结构如图2所示，可见对锻件两侧分别进行了齿开槽。需要说明的是，此处及下文提到的两侧方向，指根据坯料的尺寸对应加工齿条的两侧方向，两件齿条对称加工，因而优选地在工件相对的两侧分别对称地进行齿开槽。

S3：去应力处理，控制零件弯曲变形；

去应力处理，是一种热处理方法。用于消除经焊接、淬火、安装等工序后材料内部产生的残余应力。用热处理炉或火焰将材料加热到一定温度并保温一段时间，使材料内部的残余应力得以松弛。金属材料的去应力处理温度通常不超过400℃。此处具体的去应力参数可根据需要设置，也可以参考现有技术中常规的去应力处理，具体不作限定。

S4：半精铣齿面，对锻件两侧进行半精铣齿面，且齿面留有加工余量；

去应力处理后，对锻件两侧齿开槽处进行半精铣齿面，且留有加工余量，以便于后续精铣齿面等工序。加工余量的具体大小可根据需要设置，此处不作具体限定。具体可以通过数控龙门铣、采用精铣刀具对锻件两侧进行半精铣齿面。精铣刀具可以为铣齿专用刀具。

半精铣齿面后，对齿根可以用齿根刀具加工出成品。

S5：渗碳淬火；

半精铣齿面后，进行渗碳淬火，根据图纸要求及余量确定渗碳淬火层深，以保证图纸要求。渗碳淬火是金属材料常见的一种热处理工艺，它可以使渗过碳的工件表面获得很高的硬度，提高其耐磨程度。传统工艺主要有：低温回火、预冷直接淬火、一次加热淬火、渗碳高温回火、二次淬火冷处理、渗碳后感应加热等工序。具体渗碳淬火的工艺参数可以根据需要设置，也可以参考现有技术中常规的渗碳淬火工艺，此处不作具体限定。由于对应两件齿条的工件整体进行渗碳淬火，有效控制零件渗碳淬火变形，变形更易控制，因而渗碳淬火处理效果好。

优选的，将经过半精铣齿面处理的工件平稳竖直放置在吊具上，并将位于两侧的齿面朝向两边摆放进行渗碳淬火，以使得工件能够均匀受热，从而有效控制变形。具体吊具可采用现有技术中常规的吊具即可。

S6：两齿条间半精铣，沿两齿条中部进行半精铣分离，并留有两齿条间精铣余量；

对应两件齿条的工件进行整体渗碳淬火后，便可将二者分开进行后续单独加工。因而先将对应两件齿条的工件沿两齿条中部大部分铣开，如图3所示。

S7：去应力处理；

对应两件齿条的工件从中间大部分铣开后，经过去应力处理，以充分消除热处理内部应力，防止工件完全铣开后由于不对称弯曲变形，并提高稳定性。具体去应力处理的参数可根据需要设置，也可以参考现有技术中常规的去应力处理，具体不作限定。

S8：两齿条间精铣，以使两件齿条分离，并以齿节圆为基准，在两齿条的外圆面上铣外切多边形，并根据节圆打两端中心孔；

在对应两件齿条的工件中间沿两侧半精铣出齿面的中央进行精铣，以将两件齿条分离。也就是将对应两件齿条的工件完全铣开。进而在以齿节圆为基准，在两齿条的外部，即齿条外圆面上铣外切多边形，并根据节圆打两端中心孔。

S9：精车，以两端中心孔为基准，车外圆，并在外圆及相应轴肩留磨量；

具体外圆的尺寸等根据圆柱形齿条的尺寸要求进行设置，此处不作具体限定。同时根据具体尺寸配配重块。

优选的，可以采用耐磨刀片车外圆。

S10：磨外圆，以两端中心孔为基准，磨外圆及其相应端面所述留磨量成品；

车外圆后，再以两端中心孔为基准进行磨外圆，并消除留磨量，进而圆柱形齿条的外圆及其相应端面成品。

S11：精铣齿面，齿面成品。

最后精铣齿面，齿面成品，从而完成圆柱形齿条的加工。优选的，通过找正已磨外圆母线，数控龙门铣加工各齿面。

通过上述工艺能实现硬齿面大模数圆柱形齿条的加工，不仅克服了圆柱形非对称面热处理变形的不可控性，而且不需特殊的热处理设备、不需专用磨齿机，使加工更加简单、经济。用本发明方法加工的齿条是经过渗碳淬火的硬齿面大模数圆柱形齿条，最终得到的精度远远高于GB10096-88规定的9级精度。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (6)

1.一种硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，其特征在于，包括步骤：

S1：锻件，根据半圆齿条的结构，采用对应两件齿条的坯料进行整体锻打；

S2：齿开槽，对锻件两侧分别进行齿开槽，齿面及齿根分别留有加工余量；

S3：去应力处理，控制零件弯曲变形；

S4：半精铣齿面，对锻件两侧进行半精铣齿面，且齿面留有加工余量；

S5：渗碳淬火；

S6：两齿条间半精铣，沿两齿条中部进行半精铣分离，并留有两齿条间精铣余量；

S7：去应力处理；

S8：两齿条间精铣，以使两件齿条分离，并以齿节圆为基准，在两齿条的外圆面上铣外切多边形，并根据节圆打两端中心孔；

S9：精车，以所述两端中心孔为基准，车外圆，并在外圆及相应轴肩留磨量；

S10：磨外圆，以所述两端中心孔为基准，磨外圆并消除所述留磨量，外圆及其相应端面成品；

S11：精铣齿面，齿面成品。

2.根据权利要求1所述的硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，其特征在于，所述步骤S2中对锻件两侧分别进行齿开槽，具体包括：

通过数控龙门铣对锻件两侧分别进行齿开槽。

3.根据权利要求1所述的硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，其特征在于，所述步骤S4中对锻件两侧进行半精铣齿面，具体包括：

通过数控龙门铣、采用精铣刀具对锻件两侧进行半精铣齿面。

4.根据权利要求1所述的硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，其特征在于，所述步骤S9中，车外圆具体包括：

用耐磨刀片车外圆。

5.根据权利要求1所述的硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，其特征在于，所述步骤S11中，精铣齿面，具体包括：

找正已磨外圆母线，数控龙门铣加工各齿面。

6.根据权利要求1-5任一项所述的硬齿面大模数圆柱形齿条的加工方法，其特征在于，所述步骤S5中，渗碳淬火具体包括：

将经过半精铣齿面处理的工件平稳竖直放置在吊具上，并将位于两侧的齿面朝向两边摆放进行渗碳淬火。