CN110153509A - 一种薄壁双螺旋齿轮加工夹具 - Google Patents

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王延忠
杨凯
麻瑜梁
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23F—MAKING GEARS OR TOOTHED RACKS
    • B23F23/00—Accessories or equipment combined with or arranged in, or specially designed to form part of, gear-cutting machines
    • B23F23/02—Loading, unloading or chucking arrangements for workpieces
    • B23F23/06—Chucking arrangements

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Abstract

本发明涉及一种薄壁双螺旋齿轮加工夹具，包括夹具体、连接底座、卡爪、端盖等。所述的连接底座一端设置有3个通孔，用于安装在机床工作台上，另一端连接夹具体，对薄壁双螺旋齿轮进行径向夹紧，同时在顶端加装端盖，然后用螺栓进行拧紧。本发明解决了薄壁双螺旋齿轮切齿时，零件受力变形大，齿面加工精度低的问题。解决了一次装夹完成两侧轮齿加工的问题。通过专门的卡爪设计，解决了薄壁双螺旋齿轮夹持力均匀性的问题。通过压紧螺母和防松螺母的设置，解决了对双螺旋齿轮端面施加预压力以及在预防了因为加工振动导致的夹具松动问题。本发明结构紧凑、装卸方便，克服了薄壁双螺旋齿轮铣齿、滚齿、磨齿等加工时切削力对零件变形及加工精度的影响。同时，本发明还可以应用到其他类型的双螺旋齿轮的加工过程中。

Description

一种薄壁双螺旋齿轮加工夹具
技术领域
本发明涉及齿轮加工夹具的技术领域，具体涉及一种薄壁双螺旋齿轮加工夹具，适用于薄壁双螺旋齿轮铣齿、滚齿、磨齿等精密加工过程中。
背景技术
薄壁双螺旋齿轮传动是一种标准渐开线直齿圆柱齿轮的传动形式。由于其同时兼顾了斜齿轮的接触线长，重合度大的优点，同时有直齿轮的无轴向力优点，通过薄壁和窄隙等各种关键技术的突破，使其在传动系统结构减重、承载能力强、行星轮系功率分流等方面的优势凸显，已广泛应用于航空发动机及传动系统中。
国外的研究资料表明，薄壁双螺旋齿轮可以采用铣齿、滚齿和磨齿的加工方法。目前，国内已认识到薄壁双螺旋齿轮传动的优势和广阔的应用前景，开展了双螺旋齿轮加工原理研究。在提高攻重比的过程中，我们发现双螺旋齿轮薄壁化处理之后，由于薄壁双螺旋齿轮齿深较大，切齿过程中产生的较大切削力会使零件受力变形(极易产生因夹持力不均匀导致的侧边挤压和整体轴向的受力变形)，很难保证加工精度。薄壁双螺旋齿轮加工过程中，由于受力变形对零件加工精度的影响较严重，因此如何设计一套结构简单、装夹方便、又能保证薄壁双螺旋齿轮受力变形下零件加工精度的夹具是薄壁双螺旋齿轮加工环节中的一项技术难题。
发明内容
本发明要解决的技术问题为：针对薄壁双螺旋齿轮，特别是超硬合金材料的双螺旋齿轮，加工过程切削力大、零件受力变形，严重影响加工精度的问题，如何设计薄壁双螺旋齿轮夹具以减小零件受力变形、保证零件加工精度的技术难题，设计了一种薄壁双螺旋齿轮加工夹具。
本发明的目的在于提供一种薄壁双螺旋齿轮加工夹具，该夹具针对薄壁双螺旋齿轮的结构特点，设计一种结构紧凑、装夹方便的薄壁双螺旋齿轮加工夹具。可以实现一次装夹，完成两侧轮齿的加工，从本质上消除了二次装夹误差；通过端盖设计，防止了双螺旋齿轮在轴向的倾覆变形；同时通过专用卡爪设计保证在加工过程中，减小由于受力变形的影响，加工出满足精度要求的薄壁双螺旋齿轮。
一种薄壁双螺旋齿轮加工夹具，其特征在于，夹具包括连接螺钉、连接底座、卡爪、夹具体、端盖、压紧螺母、防松螺母，所述的连接底座的一端设置有可以安装在机床工作台上的通孔，另一端设置有安装夹具体的环形凸台，环形凸台上设置有径向固定薄壁双螺旋齿轮的卡爪，连接底座的上方设置有端盖对双螺旋齿轮的端面进行压紧，然后使用压紧螺母进行压紧并实现预压力的控制，最后使用防松螺母对整个夹具进行防松夹持，防止夹具在加工过程中由于振动导致的松动。
所述的连接螺钉为三个且均布在连接底座底部。
所述的夹具体最大外径小于双螺旋齿轮的齿根圆直径，且小于连接底座(2)的最大外径。
所述的卡爪为均布的3个，卡爪的高度h＝0.3B，卡爪的爪宽a＝0.8*X，卡爪的接触面曲率半径r＝0.9rn。(其中：B为双螺旋齿轮齿宽，X为双螺旋齿轮壁厚，rn为双螺旋齿轮轴孔内径)。
所述的端盖最大外径小于双螺旋齿轮的齿根圆半径。
所述的压紧螺母根据双螺旋齿轮的壁厚和直径确定拧紧力，通过防松螺钉(8)实现加工过程中的防松。
所述的连接底座一端设置有3个通孔，用于安装在机床工作台上，另一端连接夹具体，对薄壁双螺旋齿轮进行径向夹紧，同时在顶端加装端盖，然后用螺栓进行拧紧。本发明解决了薄壁双螺旋齿轮切齿时，零件受力变形大，齿面加工精度低的问题。解决了一次装夹完成两侧轮齿加工的问题。通过专门的卡爪设计，解决了薄壁双螺旋齿轮夹持力均匀性的问题。通过压紧螺母和防松螺母的设置，解决了对双螺旋齿轮端面施加预压力以及在预防了因为加工振动导致的夹具松动问题。本发明结构紧凑、装卸方便，克服了薄壁双螺旋齿轮铣齿、滚齿、磨齿等加工时切削力对零件变形及加工精度的影响。同时，本发明还可以应用到其他类型的双螺旋齿轮零件的加工过程中。
本发明与现有技术相比的有益效果是：
目前国内对于薄壁双螺旋齿轮加工夹具还没有相关说明，尚处于攻关阶段。因此，本发明很好的解决了薄壁双螺旋齿轮加工夹具设计的技术难题，所设计的夹具能够减小零件加工过程中的受力变形，提高零件的加工精度。该发明也为薄壁双螺旋齿轮的滚齿和磨齿加工奠定了基础。
附图说明
图1为薄壁双螺旋齿轮夹具示意图；
图2为薄壁双螺旋齿轮加工夹具装配图；
图中：1、连接螺钉，2、连接底座，3、卡爪，4、夹具体，5、双螺旋齿轮零件，6、端盖，7、压紧螺母，8、防松螺母。
图3为核心零部件卡爪的主要设计参数。
具体实施方式
下面结合附图进一步说明本发明。如图2所示，一种薄壁双螺旋齿轮加工夹具，其特征在于包括：连接螺钉1，连接底座2，卡爪3，夹具体4，双螺旋齿轮零件5，端盖6，压紧螺母7，防松螺母8。
所述的连接底座的一端设置有可以安装在机床工作台上的通孔，另一端设置有安装夹具体的环形凸台，环形凸台上设置有径向固定薄壁双螺旋齿轮的卡爪，连接底座的上方设置有端盖对双螺旋齿轮的端面进行压紧，然后使用压紧螺母进行压紧并实现预压力的控制，最后使用防松螺母对整个夹具进行防松夹持，防止夹具在加工过程中由于振动导致的松动。
当需要对待加工的薄壁双螺旋齿轮5进行加工时，首先将夹具连接底座2通过一端均布设置的3个通孔安装在机床工作台上，用百分表测量连接底座2凸台表面的跳动量，调整连接底座2的安装位置，保证夹具体1的环形凸台水平。再将夹具体4套入连接底座2，使夹具体底部的孔位与连接底座的孔位对齐，使用连接螺钉1进行固定。对三个螺钉使用循环拧紧的方式拧紧。根据双螺旋齿轮的齿宽和轴孔内径，根据本发明提供的计算公式计算卡爪的关键尺寸，将专用卡爪3装配到夹具体4上，并进行调整，确定卡爪的联动一致性。将薄壁双螺旋齿轮5安装在夹具体4的上，调整卡爪位置，对双螺旋齿轮轴孔进行径向定位。使用百分表测量薄壁双螺旋齿轮5的端面跳动和轮齿外圆的圆度，通过改变连接螺钉1的松紧和调整螺钉垫圈，来实现调整薄壁双螺旋齿轮5在夹具体4上的位置，使得百分表上测得的跳动和圆度为最佳，然后擦拭双螺旋齿轮的上端面，使用端盖6对双螺旋齿轮进行端面约束，根据双螺旋齿轮的齿根圆直径及齿轮壁厚，安装压紧螺母，并进行拧紧，保持一定的预压力。最后安装放松螺母，保证安装的温度可靠，防止因为加工振动导致的松动。安装完成即可开始对薄壁双螺旋齿轮5进行加工。加工完毕后，松开防松螺母7和压紧螺母8取下零件，把待加工的新零件放上，重复同样的过程，可以完成对薄壁双螺旋齿轮5的加工。
将夹具的连接轴盖和夹具本体安装在一起，使用卡盘扳手将正爪向内移动，夹持住连接轴盖，使得两者同心，然后用螺栓固定夹具本体和连接轴盖。
将夹具本体与连接轴盖安装到机床的旋转台上，使用千分表进行周向定位，完成夹具与机床的连接固定。
将齿轮毛坯安装到夹具上，使用卡盘扳手将正爪向外移动，卡住毛坯内圈，实现齿轮毛坯径向固定。
使用端盖从轴向压住齿轮毛坯，并调整端盖的位置，尽量使端盖均匀压住齿轮毛坯。
使用双螺母进行压紧锁死。
固定毛坯后，根据毛坯实际的位置，进行刀具位置与毛坯位置的标定。
开始试切程序，进行加工。
本发明结构紧凑、装夹方便、克服了薄壁双螺旋齿轮铣齿、滚齿和磨齿加工时受力变形对加工精度的影响。同时，本发明还可以应用到其他类型的齿轮零件的加工过程中。
本发明未详细阐述部分属于本领域公知技术。凡采用等同变换或者等效替换而形成的技术方案，均落在本发明权利保护范围之内。

Claims (6)

1.一种薄壁双螺旋齿轮加工夹具，其特征在于，夹具包括连接螺钉(1)、连接底座(2)、卡爪(3)、夹具体(4)、端盖(6)、压紧螺母(7)、防松螺母(8)，所述的连接底座(2)的一端设置有可以安装在机床工作台上的通孔，另一端设置有安装夹具体(4)的环形凸台，环形凸台上设置有径向固定薄壁双螺旋齿轮(4)的卡爪(3)，连接底座的上方设置有端盖(6)对双螺旋齿轮的端面进行压紧，然后使用压紧螺母(7)进行压紧并实现预压力的控制，最后使用防松螺母(8)对整个夹具进行防松夹持，防止夹具在加工过程中由于振动导致的松动。
2.如权利要求1所述的薄壁双螺旋齿轮加工夹具，其特征在于，所述的连接螺钉(1)为三个且均布在连接底座底部。
3.如权利要求1所述的薄壁双螺旋齿轮加工夹具，其特征在于，所述的夹具体(4)最大外径小于双螺旋齿轮的齿根圆直径，且小于连接底座(2)的最大外径。
4.如权利要求1所述的薄壁双螺旋齿轮加工夹具，其特征在于，所述的卡爪(3)为均布的3个，卡爪的高度h＝0.3B，卡爪的爪宽a＝0.8*X，卡爪的接触面曲率半径r＝0.9rn。(其中：B为双螺旋齿轮齿宽，X为双螺旋齿轮壁厚，rn为双螺旋齿轮轴孔内径)。
5.如权利要求1所述的薄壁双螺旋齿轮加工夹具，其特征在于，所述的端盖(6)最大外径小于双螺旋齿轮的齿根圆半径。
6.如权利要求1所述的薄壁双螺旋齿轮加工夹具，其特征在于，所述的压紧螺母(7)根据双螺旋齿轮的壁厚和直径确定拧紧力，通过防松螺钉(8)实现加工过程中的防松。
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