CN110899831B - 一种小模数内齿轮的拉削工艺方法 - Google Patents

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Abstract

一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，包括顶杆、下夹头、法兰盘、工件、拉刀和上夹头组成，其特征在于，所述的下夹头设有下卡爪和限位键；所述的法兰盘设有防滑爪；所述的拉刀设置成粗拉部和精拉部；所述的上夹头设有上卡爪；首先将工件安装在法兰盘的防滑爪上；再者，将拉刀穿过工件、法兰盘后插入下夹头；再者，下卡爪自动插入拉刀柄部卡槽，顶杆顶住拉刀前柄端面，并与限位键共同夹紧拉刀；再者，上夹头下移，并与上卡爪夹紧拉刀后柄；最后，调整工件置于拉刀前导向位置，启动机床工作台上移带动工件进入拉刀进行切削部位。

Description

一种小模数内齿轮的拉削工艺方法
技术领域
本发明涉及的是内齿轮拉削加工技术领域，具体的说是一种小模数内齿轮的拉削工艺方法。
背景技术
类似于花键拉削工艺，因其具有的高效率、低成本优势近年来也被广泛应用于内齿轮拉削。由于齿轮精度尤其齿形精度要求远远高于花键，如采用传统花键拉刀的渐成式成型拉削原理，如图1（a）所示，工件相对于拉刀为自定位，一方面拉刀健齿全长直线度（或螺旋线）、机床导轨直线度对工件齿形形成带来直接的影响，拉刀切削行程越长影响越大，另一方面拉刀刀齿齿侧带有侧隙角，拉削震动会导致工件与拉刀之间的周向位移，尤其螺旋内齿轮拉削时刃倾角的存在使得工件相对于拉刀有周向作用与反作用力，都会加剧工件齿形方向的偏移，因而很难满足齿轮精度加工要求。所以内齿轮拉削所用拉刀通常采用渐成式粗拉与同廓式精拉相结合的设计结构，如图1(b)所示，以避免渐成式拉削对工件齿形精度的工艺性限制。但同廓式拉削为齿侧切削，当遇到齿轮参数小于1.0模数的时候，因为齿宽小拉刀齿顶太尖，刚性不够且排屑空间有限，导致不能实现同廓切削方式，另外同廓拉削拉刀制作成本也很高。由此如何在满足精度的前提下实现对于小模数内齿轮的拉削已经是工具行业的一大技术难题。
发明内容
本发明在于提出了一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，在拉削工艺实施过程中，通过对拉刀、工件的装夹及定位方式方法的改变，以及对拉刀结构设计的优化，有效解决小模数内齿轮渐成式工艺拉削精度难以保证的技术难题，而对于拉床设备并不需要大的改变。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，如图2所示，除了拉床，本工艺系统主要由顶杆1、下夹头2（包括下卡爪21、限位键22）、法兰盘3（包括防滑爪31）、工件4、拉刀5、上夹头6（包括上卡爪61）等组成。本发明采用上拉式切削方式，即拉削过程中拉刀5轴向固定，而由工作台上移带动工件4完成相对于拉刀的逐齿切削量进给。相比传统拉削工艺，本工艺系统增加了顶杆1、下夹头限位键22，拉刀5采用粗精拉分段及前柄扁式结构设计制造、法兰盘3带有防滑爪31。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，所述顶杆1具有轴向可调特性，拉刀5前柄插入下夹头2定位孔，下卡爪21自动插入拉刀柄部卡槽，顶杆1自动上顶于拉刀5前柄端面，使下卡爪21与拉刀5前柄牵引面始终紧密贴合，避免拉刀5在过程中因受切削力变化影响而导致的轴向窜刀现象，从而保持拉刀5在拉削过程中轴向位置的恒定。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，所述下夹头2带有一个或多个位置的限位键22。如图3所示，限位键22以螺钉固定安装于下夹头2孔口处，并与拉刀5前柄扁式配合定位，使拉刀5在圆周方向与下夹头2之间无间隙，尤其在对螺旋内齿轮拉削时，保持其与圆周回转工艺系统的同步，拉削过程中不受拉刀5因存在刃倾角带来的周向作用力影响。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，所述法兰盘3带有防滑爪31。如图4所示，法兰盘3上端面处设计有若干均布键槽，键槽数量根据工件直径、切削力大小等具体设定，防滑爪31通过螺钉固定并安装于键槽内，并应高法兰盘3上端面，其高度差H=0.015~0.10mm。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，上述防滑爪31的上端面设置有若干三角形端面齿，在拉削过程中端面齿在拉削力的作用下嵌入工件定位端面，嵌入深度即为上述H尺寸值，从而防止工件周向位移，并同时保持工件基准面贴合于法兰盘3上端面。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，上述防滑爪31采用硬质合金或淬硬合金工具钢材料设计制造，以保持其刚性与耐磨性。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，所述拉刀5采用粗拉部、精拉部分段设计，如图5所示，粗拉部51、精拉部52均采用渐成式拉削成型，即两段刀齿均从预制孔直径尺寸开始，通过直径齿升递增的方式逐齿切削成型。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，上述拉刀5，其前柄柄部带有一个或多个扁状。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，上述拉刀5前段粗拉部51，其刀齿侧隙角设计取值1°~1.5°。
本发明一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，所述拉刀5后段精拉部52，其刀齿侧隙角应不大于0.5°。
附图说明
图1是两种拉削成型方式示意图。
图2是本发明拉削工艺方法的加工示意图。
图3是本发明拉削工艺方法的下夹头结构示意图。
图4是本发明拉削工艺方法的法兰盘结构示意图。
图5是本发明拉削工艺方法的拉刀结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的和技术方案更加的清楚明白，下面结合附图对本发明作进一步说明，但不作为对本发明的限定。如图2所示，工件4置于法兰盘3之防滑爪31上面，拉刀5穿过工件、法兰盘插入下夹头2，下卡爪21自动插入拉刀柄部卡槽，顶杆1上顶拉刀前柄端面，并与限位键22共同夹紧拉刀，使得拉刀5在切削过程中轴向、周向均与下夹头呈无间隙配合状态；上夹头6下移，并与上卡爪61一起抱紧拉刀后柄，使得拉刀整体处于垂直于工作台状态；此时工件4通过初始拉削行程的调整位于拉刀5前导向位置。拉削启动，机床工作台上移带动工件4进入拉刀5切削部位，在切削力作用下，安装于法兰盘3上防滑爪31之三角形端面齿嵌入工件4定位面，并使工件4定位面与法兰盘3安装面紧密贴合，保持工件4周向固定、轴向同轴于系统中心。如此整个拉削过程中，除了切削进给运动（切削进给由拉刀齿升自己实现，直齿拉削为单一直线运动，螺旋齿拉削为等导程螺旋线运动，即增加了下夹头2带动拉刀5的同步转动），拉刀5与工件4之间始终处于一个周向固定的位置，从而避免因为周向位移而出现拉削精度偏差。当拉削至工件4出刀前，上夹头6松开并上移，拉刀5整体穿过工件4，机床工作台停止上移，移出工件4，下夹头2松开，上夹头6下移夹持拉刀5，并提刀上移脱离工作台及法兰盘3，重新放置工件后进入下一轮的拉削。另外，本发明拉刀5采用粗精拉分段设计，尤其精拉段因为切削量小，采用了大齿升小侧后角设计，相比于一段式设计方法，最终形成工件齿形的切削行程缩短将近50%,由此因为机床导轨直线度等机床性能性误差引起的切削精度差也会降低近一半。由于采用了上述工艺方法及拉刀设计结构，在整个拉削过程中，除了切削进给运动，拉刀与工件之间始终处于一个周向固定的位置，同时通过拉刀粗精两段式拉削结构，缩短了最终形成工件齿形的切削行程，从而有效的解决了小模数内齿轮渐成式工艺拉削精度尤其齿形精度难以保证的技术难题，而对于拉床并不需要大的改变。

Claims (9)

1.一种小模数内齿轮的拉削工艺方法，包括顶杆（1）、下夹头（2）、法兰盘（3）、工件（4）、拉刀（5）和上夹头（6）组成，其特征在于，所述的下夹头（2）设有下卡爪（21）和限位键（22）；所述的法兰盘（3）设有防滑爪（31）；所述的拉刀设置成粗拉部（51）和精拉部（52）；所述的上夹头（6）设有上卡爪（61）；所述步骤如：
①将工件（4）安装在法兰盘（3）的防滑爪（31）上；
②拉刀（5）穿过工件（4）、法兰盘（3）插入下夹头（2）；
③下卡爪（21）自动插入拉刀柄部卡槽，顶杆（1）顶住拉刀前柄端面，并与限位键（22）共同夹紧拉刀；
④上夹头（6）下移，并与上卡爪（61）夹紧拉刀后柄；
⑤调整工件（4）置于拉刀（5）前导向位置，启动机床工作台上移带动工件（4）进入拉刀（5）切削部位；
⑥在切削力作用下，防滑爪（31）的端面齿嵌入工件（4）定位面，并使工件（4）定位面与法兰盘（3）安装面紧密贴合，保持工件（4）周向固定、轴向同轴于系统中心；
⑦拉削过程中拉刀（5）轴向固定，而工作台上移带动工件（4）完成相对于拉刀的逐齿切削量进给。
2.根据权利要求1所述的小模数内齿轮的拉削工艺方法，其特征在于，所述顶杆（1）具有轴向可调性，拉刀（5）前柄插入下夹头（2）时，顶杆（1）自动上顶，保持拉刀（5）在拉削过程中轴向位置的稳定。
3.根据权利要求1所述的小模数内齿轮的拉削工艺方法，其特征在于，所述下夹头（2）带有一个或多个位置的限位键（22），限位键（22）以螺钉固定于下夹头（2）孔口处，并与拉刀（5）前柄扁式配合定位，使下夹头（2）与拉刀（5）在圆周方向无间隙配合。
4.根据权利要求1所述的小模数内齿轮的拉削工艺方法，其特征在于，所述的法兰盘（3）上端面均匀设置若干键槽，其数量根据工件直径、切削力大小具体设定；防滑爪（31）通过螺钉固定并安装于键槽内，并应高法兰盘（3）上端面，其高度差设定在H=0.015～0.10mm之间。
5.根据权利要求1所述的小模数内齿轮的拉削工艺方法，其特征在于，所述的防滑爪（31）的上端面，设有若干三角形端面齿，在拉削过程中端面齿在拉削力的作用下，嵌入工件定位端面，嵌入深度为H=0.015～0.10mm之间，从而防止工件周向位移，并同时保持工件基准面贴合于法兰盘（3）上端面。
6.根据权利要求1所述的小模数内齿轮的拉削工艺方法，其特征在于，所述的粗拉部（51）和精拉部（52）采用渐成式拉削成型，两段刀齿均从预制孔直径尺寸开始，通过直径齿升递增的方式逐齿切削成型。
7.根据权利要求1所述的小模数内齿轮的拉削工艺方法，其特征在于，所述的拉刀（5）前段粗拉部（51）的刀齿侧隙角，设置成1°～1.5°之间。
8.根据权利要求1所述的小模数内齿轮的拉削工艺方法，其特征在于，所述的拉刀（5）后段精拉部（52）的刀齿侧隙角，设置成0.5°。
9.根据权利要求1所述的小模数内齿轮的拉削工艺方法，其特征在于，所述的拉刀（5），其前柄柄部设置成一个或多个面的扁状。
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