CN110014194A - 一种大模数内花键插齿加工系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种大模数内花键插齿加工方法，首先采用压力角小于目标成品件的目标压力角的第一插齿刀对待加工件进行预加工，即将待加工件先切削一部分，之后再切换压力角等于目标成品件的目标压力角的第二插齿刀对待加工件进行精加工，之前第一插齿刀已经将待加工件切削掉一部分，因而第二插齿刀所需完成的切削量减少，相应的，待加工件所受到的切削力相对较小，能够有效避免产生振动，影响加工精度，通过前后两次对待加工件加工，将一次加工所需完成的切削量分两次完成，减小了插齿刀与待加工件的接触面，切削力小，提高了加工精度，使待加工件能够满足设计要求。本发明还公开了一种大模数内花键插齿加工系统。

Description

一种大模数内花键插齿加工系统及方法

技术领域

本发明涉及机械加工技术领域，更具体地说，涉及一种大模数内花键插齿加工方法。此外，本发明还涉及一种大模数内花键插齿加工系统。

背景技术

现有技术在加工大模数大齿宽的内花键时，由于插削行程长，花键插齿刀齿顶接触面大切削力大，加工中容易产生振动造成加工精度表面粗糙度质量降低，不能满足设计要求。以近期加工的SMT-5.0-2013-04-4LS2-0009输入大齿轮为例：花键压力角30°，模数10，齿宽250，插齿机加工主轴行程≥380，齿顶宽度8.2mm；采用现有技术用同一规格30°压力角插齿刀加工，当刀具加工到齿根位置时出现振动。

综上所述，如何提供一种能够避免加工时产生振动的大模数内花键插齿加工方法，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种能够避免加工时产生振动的大模数内花键插齿加工方法。本发明的另一目的是提供一种大模数内花键插齿加工方法。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种大模数内花键插齿加工方法，包括：S1、将第一插齿刀安装于主轴，所述第一插齿刀的压力角小于目标成品件的目标压力角；S2、将待加工件固定于工作台；S3、控制所述第一插齿刀对待加工件进行预加工；S4、将第二插齿刀切换为工作状态，所述第二插齿刀的压力角等于目标成品件的目标压力角；S5、控制所述第二插齿刀对经过所述第一插齿刀预加工过的待加工件进行精加工。

优选的，所述S1包括：将齿高大于目标成品件的齿高的所述第一插齿刀安装于所述主轴。

优选的，所述第一插齿刀的压力角为20°。

优选的，所述S3包括：控制所述主轴向下移动以切削待加工件的同时，控制所述工作台带动所述待加工件随所述主轴同步转动。

优选的，所述S5之后还包括：检测经过所述第二插齿刀精加工过的待加工件的参数是否达到目标成品件的目标参数，若是，完成加工，若否，则发出警报。

优选的，所述S3与S4之间还包括：将第三插齿刀切换为工作状态，所述第三插齿刀的压力角大于所述第一插齿刀的压力角且小于目标成品件的目标压力角；控制所述第三插齿刀对经过所述第一插齿刀预加工过的待加工件进行再加工。

一种大模数内花键插齿加工系统，包括：工作台，用于固定待加工件；压力角小于目标成品件的目标压力角的第一插齿刀，用于对待加工件进行预加工；压力角等于目标成品件的目标压力角的第二插齿刀，用于对待加工件进行精加工；主轴，用于固定所述第一插齿刀、所述第二插齿刀；控制装置，用于控制所述主轴、所述工作台移动以完成待加工件的切削，且用于控制所述第一插齿刀、所述第二插齿刀工作状态的切换；所述主轴、所述工作台均与所述控制装置连接。

优选的，所述控制装置与用于检测待加工件的参数的检测装置连接，所述检测装置用于当所述第二插齿刀精加工过的待加工件的参数未达到目标成品件的目标参数时发出警报。

优选的，还包括压力角大于所述第一插齿刀的压力角且小于目标成品件的目标压力角的第三插齿刀，所述第三插齿刀用于对经过所述第一插齿刀预加工过的待加工件进行再加工。

本发明提供的大模数内花键插齿加工方法，首先采用压力角小于目标成品件的目标压力角的第一插齿刀对待加工件进行预加工，即将待加工件先切削一部分，加工成与第一插齿刀尺寸对应的待加工件，由于第一插齿刀的压力角较小，因而与待加工件的接触面小，切削力小，不易出现振动，之后再切换压力角等于目标成品件的目标压力角的第二插齿刀对待加工件进行精加工，由于之前第一插齿刀已经将待加工件切削掉一部分，因而第二插齿刀所需完成的切削量减少，相应的，待加工件所受到的切削力相对较小，能够有效避免产生振动，影响加工精度，综上，本发明提供的大模数内花键插齿加工方法通过前后两次对待加工件加工，将一次加工所需完成的切削量分两次完成，减小了插齿刀与待加工件的接触面，切削力小，提高了加工精度，使待加工件能够满足设计要求。

本发明还提供了一种大模数内花键插齿加工系统，待加工件所受到的切削力小，加工精度高。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明所提供的大模数内花键插齿加工方法的流程图；

图2为本发明采用第一插齿刀加工时的加工示意图；

图3为本发明采用第二插齿刀加工时的加工示意图。

图1-3中：

1为待加工件、2为第一插齿刀、3为第二插齿刀。

具体实施方式

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。

本发明的核心是提供一种能够避免加工时产生振动的大模数内花键插齿加工方法。本发明的另一核心是提供一种大模数内花键插齿加工系统。

请参考图1～3，图1为本发明所提供的大模数内花键插齿加工方法的流程图；图2为本发明采用第一插齿刀加工时的加工示意图；图3为本发明采用第二插齿刀加工时的加工示意图。

本发明所提供的大模数内花键插齿加工方法，包括：S1、将第一插齿刀2安装于主轴，第一插齿刀2的压力角小于目标成品件的目标压力角；S2、将待加工件1固定于工作台；S3、控制第一插齿刀2对待加工件1进行预加工；S4、将第二插齿刀3切换为工作状态，第二插齿刀3的压力角等于目标成品件的目标压力角；S5、控制第二插齿刀3对经过第一插齿刀2预加工过的待加工件1进行精加工。

其中，在安装第一插齿刀2前，一般需要控制主轴上升，为第一插齿刀2的安装提供操作空间，之后再将第一插齿刀2通过设置于第一插齿刀2中部的开孔套装于主轴的顶端，且使第一插齿刀2与主轴同轴线，当然，第一插齿刀2的安装方式并不局限于上述方式，还可以采用其他固定方式，只要能够保证第一插齿刀2正常工作即可，可以理解的是，通过插齿工艺加工待加工件1为目标成品件需要第一插齿刀2或者其他使用的任何插齿刀与目标成品件的模数相等，否则将无法完成加工。

本发明所提供的大模数内花键插齿加工方法主要应用于大模数的内花键加工，因为加工大模数大齿宽的内花键时，由于插削行程长，花键与插齿刀的齿顶接触面大，所受到的切削力大，加工中容易产生振动，而影响加工精度、表面粗糙度，使零件的质量降低，不能满足设计要求，因而，目标成品件一般是指满足设计要求的成品大模数内花键，待加工件1即未加工的毛坯。

采用压力角小于目标成品件的目标压力角的第一插齿刀2对待加工件1进行加工时，第一插齿刀2的齿形小于待加工件1的齿形，第一插齿刀2的齿顶宽小于待加工件1的齿根宽，因而，第一插齿刀2切削时与待加工件1的接触面减小，所需的切削量较小，降低了待加工件1所受到的切削力，不易出现振动，之后再切换压力角等于目标成品件的目标压力角的第二插齿刀3对待加工件1进行精加工，由于之前第一插齿刀2已经将待加工件1切削掉一部分，因而第二插齿刀3所需完成的切削量减少，相应的，待加工件1所受到的切削力相对较小，能够有效避免产生振动，影响加工精度。

本发明提供的大模数内花键插齿加工方法通过前后两次对待加工件1加工，将一次加工所需完成的切削量分两次完成，减小了插齿刀与待加工件1的接触面，切削力小，提高了加工精度，使待加工件1能够满足设计要求。

在上述具体实施方式的基础上，S1包括：将齿高大于目标成品件的齿高的第一插齿刀2安装于主轴。

可以理解的是，由于第一插齿刀2的齿高大于目标成品件的齿高，因而，在第一插齿刀2切削待加工件1时，第一插齿刀2的齿顶会将待加工件1的齿根向内额外切削掉一部分，即在待加工件1的齿根出留出一个槽体，其目的在于，在不影响齿根弯曲强度的前提下增加了待加工件1顶部配合间隙，便于润滑油液的进入对齿部的润滑，当然，槽体的尺寸不宜过大，过大将会降低待加工件1的结构强度。

在上述具体实施方式的基础上，第一插齿刀2的压力角为20°。

需要说明的是，当目标成品件的压力角为30°或者35°等角度时，第一插齿刀2的压力角可以为20°，两者压力角的差值不宜过小，过小则第一插齿刀2加工待加工件1时切削力仍然可能过大，不能有效降低，两者压力角的差值一般保持在10°以上，以达到避免加工时出现震动的目的。

在上述具体实施方式的基础上，S3包括：控制主轴向下移动以切削待加工件1的同时，控制工作台带动待加工件1随主轴同步转动。

可以理解的是，当第一插齿刀2在竖直面内上下做切削运动时，第一插齿刀2同时在水平面内转动，相应的，工作台带动待加工件1随主轴即第一插齿刀2同步转动，以将待加工件1一周的齿形加工出来，第一插齿刀2的切削运动速度较快，而水平转动速度较慢，以保证待加工件1的每个齿都能完全加工，一般情况下，第一插齿刀2的三个齿同时对待加工件1切削，当然，用户也可以根据实际需求进行设置。

为了保证加工质量，在本具体实施方式中，S5之后还包括：检测经过第二插齿刀3精加工过的待加工件1的参数是否达到目标成品件的目标参数，若是，完成加工，若否，则发出警报。

其中，对待加工件1的参数检测可以通过机器视觉检测装置等装置实现，当然，也可以通过人工对待加工件1进行检测，当第二插齿刀3精加工过的待加工件1参数达到目标成品件的目标参数时，则完成加工，待加工件1达到目标成品件要求，若没有达到，则发出警报，警报可以是闪烁红灯，也可以是报警声等显著的提醒信号。

在上述具体实施方式的基础上，S3与S4之间还包括：将第三插齿刀切换为工作状态，第三插齿刀的压力角大于第一插齿刀2的压力角且小于目标成品件的目标压力角；控制第三插齿刀对经过第一插齿刀2预加工过的待加工件1进行再加工。

可以理解的是，设置第三插齿刀的目的在于，进一步减少第一插齿刀2、第二插齿刀3、第三插齿刀每个插齿刀所需切削的切削量，减小插齿刀与待加工件1的接触面积，进而减小待加工件1所受到的切削力，当然，还可以设置更多不同压力角的插齿刀对待加工件1进行加工，但是，需要注意的是，采用太多插齿刀将会影响生产效率，用户需要根据实际情况进行选择。

此外，本发明还提供了一种大模数内花键插齿加工系统，包括：工作台，用于固定待加工件1；压力角小于目标成品件的目标压力角的第一插齿刀2，用于对待加工件1进行预加工；压力角等于目标成品件的目标压力角的第二插齿刀3，用于对待加工件1进行精加工；主轴，用于固定第一插齿刀2、第二插齿刀3；控制装置，用于控制主轴、工作台移动以完成待加工件1的切削，且用于控制第一插齿刀2、第二插齿刀3工作状态的切换；主轴、工作台均与控制装置连接。

其中，控制装置可以为一个，也可以为多个，分别控制主轴、工作台等部件的运行，可以采用控制台、微机等装置，使用时，控制装置先控制第一插齿刀2对待加工件1进行切削，之后再控制第二插齿刀3对待加工件1进行精加工，使待加工件1达到目标成品件的要求。

在上述具体实施方式的基础上，控制装置与用于检测待加工件1的参数的检测装置连接，检测装置用于当第二插齿刀3精加工过的待加工件1的参数未达到目标成品件的目标参数时发出警报。

优选的，还包括压力角大于第一插齿刀2的压力角且小于目标成品件的目标压力角的第三插齿刀，第三插齿刀用于对经过第一插齿刀2预加工过的待加工件1进行再加工。

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。

以上对本发明所提供的大模数内花键插齿加工系统及方法进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (9)

1.一种大模数内花键插齿加工方法，其特征在于，包括：

S1、将第一插齿刀(2)安装于主轴，所述第一插齿刀(2)的压力角小于目标成品件的目标压力角；

S2、将待加工件(1)固定于工作台；

S3、控制所述第一插齿刀(2)对待加工件(1)进行预加工；

S4、将第二插齿刀(3)切换为工作状态，所述第二插齿刀(3)的压力角等于目标成品件的目标压力角；

S5、控制所述第二插齿刀(3)对经过所述第一插齿刀(2)预加工过的待加工件(1)进行精加工。

2.根据权利要求1所述的大模数内花键插齿加工方法，其特征在于，所述S1包括：将齿高大于目标成品件的齿高的所述第一插齿刀(2)安装于所述主轴。

3.根据权利要求2所述的大模数内花键插齿加工方法，其特征在于，所述第一插齿刀(2)的压力角为20°。

4.根据权利要求1所述的大模数内花键插齿加工方法，其特征在于，所述S3包括：

控制所述主轴向下移动以切削待加工件(1)的同时，控制所述工作台带动所述待加工件(1)随所述主轴同步转动。

5.根据权利要求1所述的大模数内花键插齿加工方法，其特征在于，所述S5之后还包括：

检测经过所述第二插齿刀(3)精加工过的待加工件(1)的参数是否达到目标成品件的目标参数，若是，完成加工，若否，则发出警报。

6.根据权利要求1所述的大模数内花键插齿加工方法，其特征在于，所述S3与S4之间还包括：

将第三插齿刀切换为工作状态，所述第三插齿刀的压力角大于所述第一插齿刀(2)的压力角且小于目标成品件的目标压力角；

控制所述第三插齿刀对经过所述第一插齿刀(2)预加工过的待加工件(1)进行再加工。

7.一种大模数内花键插齿加工系统，其特征在于，包括：

工作台，用于固定待加工件(1)；

压力角小于目标成品件的目标压力角的第一插齿刀(2)，用于对待加工件(1)进行预加工；

压力角等于目标成品件的目标压力角的第二插齿刀(3)，用于对待加工件(1)进行精加工；

主轴，用于固定所述第一插齿刀(2)、所述第二插齿刀(3)；

控制装置，用于控制所述主轴、所述工作台移动以完成待加工件(1)的切削，且用于控制所述第一插齿刀(2)、所述第二插齿刀(3)工作状态的切换；

所述主轴、所述工作台均与所述控制装置连接。

8.根据权利要求7所述的大模数内花键插齿加工系统，其特征在于，所述控制装置与用于检测待加工件(1)的参数的检测装置连接，所述检测装置用于当所述第二插齿刀(3)精加工过的待加工件(1)的参数未达到目标成品件的目标参数时发出警报。

9.根据权利要求8所述的大模数内花键插齿加工系统，其特征在于，还包括压力角大于所述第一插齿刀(2)的压力角且小于目标成品件的目标压力角的第三插齿刀，所述第三插齿刀用于对经过所述第一插齿刀(2)预加工过的待加工件(1)进行再加工。