CN112091331A - 一种带有内花键的摇杆的加工方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有内花键的摇杆的加工方法，保证齿槽中心对称平面与定位孔构成的基准平面中心角向扭转位置度。通过专用夹具的定位基准(4个定位孔)和被加工零件(摇杆)及标准摇杆的1#孔、2#孔、3#孔、4#孔位置一致；标准摇杆固定在专用夹具上与插齿刀虚拟无侧隙啮合后，固定插齿刀的位置；用固定好的插齿刀加工固定在专用夹具上的零件(摇杆)。本发明能提高加工效率、保证零件质量，促进精益生产，很好的满足设计要求。

Description

一种带有内花键的摇杆的加工方法
技术领域
本发明涉及一种内花键插齿加工过程中保证齿槽中心对称平面与多个定位孔中心角向扭转位置度的方法，属于机械制造技术中的内齿加工领域。
背景技术
在加工一种模数0.8的内花键摇杆过程中(如图1、图1-1和图1-2所示),由于设计图纸要求内花键齿槽中心对称平面与两基准平面的角向扭转位置度的误差为±20′。现有的加工方法中，该内花键与两个基准平面(1#孔、2#孔轴线所在平面组成一个基准平面M；3#孔、4#孔轴线所在平面组成一个基准平面P)的加工是采用人工目视对刀法，此方法加工出的内花键齿槽中心与基准的相对角向位置误差较大，通常为2°～3°，满足不了设计要求。
基于加工质量要求，急需改进现有的加工方法，确保内花键插齿加工保证齿槽中心对称平面与定位孔中心角向扭转位置度符合要求。
发明内容
本发明旨在提高一种带有内花键的摇杆的加工方法，满足内花键的齿对称平面与平面角向位置度的机械加工，保证内花键的齿对称平面与平面角向位置度符合设计要求，工作可靠高效，保证质量，提高工作效率。
一种带有内花键的摇杆的加工方法，摇杆上包括1#孔、2#孔、3#孔、4#孔和内花键槽，内花键槽的中心对称平面与1#孔和2#孔的轴线确定的第一基准平面、3#孔和4#孔的轴线确定的第二基准平面的角向扭转位置度的误差有设计要求，且第一基准平面与第二基准平面相交，包括以下步骤，
步骤1，在摇杆上加工1#孔、2#孔、3#孔、4#孔和内花键齿顶圆，确保五个圆孔的位置度符合设计要求；
步骤2，在插齿机床上通过夹具装夹标准摇杆，通过夹具上的四根定位销定位标准摇杆上的1#孔、2#孔、3#孔、4#孔；
步骤3，找正夹具；
步骤4，在插齿机床上调整插齿刀，控制插齿刀逐步逼近标准摇杆的内花键，使插齿刀的齿槽两侧齿面与标准摇杆的齿部同时全齿高无侧隙啮合；
步骤5，从夹具中拆卸标准摇杆，将步骤1中加工好1#孔、2#孔、3#孔、4#孔的待插齿加工的摇杆装夹在夹具中，1#孔、2#孔、3#孔、4#孔用定位销定位；
步骤6，对步骤5中摇杆进行插齿加工(在齿顶圆内插齿)。
优选的，所述步骤1中通过编程在加工中心加工1#孔、2#孔、3#孔、4#孔和内花键齿顶圆。
优选的，所述步骤2中，标准摇杆上内花键槽的中心对称平面与1#孔和2#孔的轴线确定的第一基准平面、3#孔和4#孔的轴线确定的第二基准平面的角向扭转位置度的误差小于设计要求。
优选的，所述步骤2中，夹具还包括，
定位底座，所述定位底座上开有基准孔；
定位凹槽，所述定位凹槽位于定位底座的上端面，用于配合摇杆的基准表面；
定位孔，四个所述定位孔位于定位底座上，且与四根定位销匹配，四个定位孔之间的位置关于与摇杆上的1#孔、2#孔、3#孔、4#孔位置关系一致；
压板，所述压板可拆卸连接在定位底座上端面。
进一步，所述定位底座为圆柱形，定位凹槽与基准孔相交，压板共有两个，且两个压板位于过基准孔中心的直线上。
优选的，所述步骤3中，找正夹具的径向跳动在0.01以内。
优选的，所述步骤4中，插齿刀上端尾柄为莫氏锥体，下端为渐开线花键刀刃。
需要说明的是，标准摇杆是指符合设计图纸要求的摇杆样板，特别是内花键槽的中心对称平面与1#孔和2#孔的轴线确定的第一基准平面、3#孔和4#孔的轴线确定的第二基准平面的角向扭转位置度的误差在设计图纸要求的范围内。
本发明为解决内花键的齿对称平面与两基准平面之间角向扭转位置度的要求，通过理论与实际相结合，提出了一种内花键插齿加工保证齿槽中心对称平面与定位孔中心角向扭转位置度的方法，分别加工4个基准孔和内花键齿顶圆，再插齿加工内花键，并通过设计一种专用工具保证其内花键齿槽中心角向扭转相对位置度要求。
附图说明
图1、图1-1和图1-2为插齿加工的内花键摇杆零件图；
图2为摇杆与夹具装夹后的状态示意图；
图3为定位底座示意图；
图4为锥柄插齿刀示意图；
图5为压板示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明作进一步说明。
本发明的基本构思是：设计在插齿机床上保证内花键保证齿对称平面与平面角向位置度的专用夹具，通过专用夹具中的定位销与标准摇杆中的1#孔、2#孔、3#孔、4#孔定位，然后利用标准摇杆上的内花键齿形来调整插齿刀的位置。
具体来说，本发明是这样实现的：使用一种插齿加工内花键保证齿对称平面与平面角向位置度的专用夹具，通过专用夹具的定位基准(4个定位孔)和被加工零件(摇杆)及标准摇杆的1#孔、2#孔、3#孔、4#孔位置一致；标准摇杆固定在专用夹具上与插齿刀虚拟无侧隙啮合后，固定插齿刀的位置；用固定好的插齿刀加工固定在专用夹具上的零件(摇杆)。
采用专用夹具保证摇杆内花键齿槽中心角向相对位置度要求的方法，包括以下加工步骤：
1.用加工中心加工摇杆上的4个基准孔(1#孔、2#孔、3#孔、4#孔)及内花键齿顶圆，用编程的方式保证5个圆孔的位置度符合设计要求；
2.在插齿机床上安装专用夹具；
3.将标准摇杆的4个基准孔(1#孔、2#孔、3#孔、4#孔)与专用夹具的四根定位销按限位要求固定，拧紧紧固螺钉压紧压板固定摇杆；
4.找正专用夹具的径向跳动在0.01以内；
5.在插齿机床上调整插齿刀，使刀具逐步逼近标准摇杆的内花键，使刀具齿槽两侧的齿面能够与标准摇杆的齿部同时全齿高啮合；
6.从专用夹具中卸下标准摇杆；
7.将步骤1中待加工内花键的摇杆按照步骤3的方法固定于专用夹具上；
8.按照常规插齿加工方式进行内花键加工。
由于专用夹具、标准摇杆、待加工摇杆三者的4个定位孔位置一致，因此保证了被加工零件的内花键与标准摇杆的内花键有一个共同的齿形加工基准平面，又由于标准摇杆的平面M和平面P相对齿对称平面扭转为3′(计量检测的结果)，所以被加工摇杆按照上述步骤加工能保证平面M和平面P相对齿对称平面扭转不超过20′的设计技术要求。本发明的加工方法只要在每批零件加工首件时对好刀具，后面的摇杆按照常规方法固定加工即可，能提高加工效率、保证零件质量，促进精益生产，很好的满足设计要求。
安装在插齿机床上的专用夹具，其上加工的4个基准定位孔及定位底座外圆的中心线与插刀轴线相平行，且通过安装在4个基准定位孔中的定位销与被加工摇杆的1#孔、2#孔、3#孔、4#孔定位，保证安装在其上的摇杆有一个共同的加工基准面，同时结构上选用锥柄定位插刀，这样该刀具中心轴线与专用夹具和摇杆的孔一直处于平行状态，达到了工作稳定可靠高效，很好的满足使用要求目的。
一种用于插齿加工内花键保证齿对称平面与两个基准平面角向扭转位置度的专用夹具包括定位底座3、锥柄插齿刀1、第一定位销7、第二定位销6、第三定位销5、第四定位销、压紧螺钉和压板4。
其中，如图3所示，定位底座3的底座外形为Φ150X19.2的内凹台阶圆柱体型。有两个Φ6、一个Φ4、一个Φ3的定位孔，各定位孔的位置分布跟摇杆上各孔(1#孔、2#孔、3#孔、4#孔)位置一致，目的是让摇杆的定位孔通过定位销与底座的位置固定；底座中心有一个Φ20的通孔，Ra≤0.8um，目的是作为底座的基准孔，加工前找正在0.008以内；在定位底座3中间，设计一个宽28、深4、Ra≤0.8um的定位凹槽，目的是与摇杆的基准表面定位；以Φ20孔为中心，在底座上设计两个M8的螺纹孔用于与压板4和压紧螺钉固定摇杆。材料选择为40Cr材料，硬度HRC28-33，表面钝化处理。
其中，如图4所示，锥柄插齿刀1的刀具外形上端尾柄为2号莫氏锥体，与插齿机相配，表面粗糙度Ra≤0.8um；下端为渐开线花键刀刃。刀具标准：DIN1829；尾柄材料选择45#钢、刀刃材料选择W18Cr4V；刀刃硬度HRC63-66；刀刃工作部分进行PVD涂层处理，涂层厚度2um～3um,涂层表面粗糙度Ra≤0.4um；2号莫氏锥体尾柄与刀刃齿顶圆满足同轴度不大于0.005mm要求；刀刃圆周齿距累计误差不大于0.015mm、前刃锥面跳动不大于0.01mm、齿顶圆跳动不大于0.01mm。
其中，第一定位销7、第三定位销5为Φ6X45mm圆柱体，数量两件；第四定位销为Φ3X45mm圆柱体、数量一件；第二定位销6为Φ4X45mm圆柱体、数量一件；各定位销用来固定摇杆和定位底座3保证插齿加工时齿对称平面与平面角向扭转位置度。材料为45#,热处理HRC35-40，表面处理发蓝。
其中，压紧螺钉采用GB70-82(M8X10)。材料为45#,热处理HRC33-38，表面处理发蓝。
其中，如图5，压板4数量两件，用于压紧摇杆。材料为45#,热处理HRC35-40，表面处理发蓝。
以上是本发明的实施方式之一，对于本领域的一般技术人员在上述实施案例的基础上可以做出多种变化，同样能够实现本发明的目的，但是，这种变化显然应该在本发明的权利要求书的保护范围内。

Claims (7)

1.一种带有内花键的摇杆的加工方法，摇杆上包括1#孔、2#孔、3#孔、4#孔和内花键槽，内花键槽的中心对称平面与1#孔和2#孔的轴线确定的第一基准平面、3#孔和4#孔的轴线确定的第二基准平面的角向扭转位置度的误差有设计要求，且第一基准平面与第二基准平面相交，其特征在于：包括，
步骤1，在摇杆上加工1#孔、2#孔、3#孔、4#孔和内花键齿顶圆，确保五个圆孔的位置度符合设计要求；
步骤2，在插齿机床上通过夹具装夹标准摇杆，通过夹具上的四根定位销定位标准摇杆上的1#孔、2#孔、3#孔、4#孔；
步骤3，找正夹具；
步骤4，在插齿机床上调整插齿刀，控制插齿刀逐步逼近标准摇杆的内花键，使插齿刀的齿槽两侧齿面与标准摇杆的齿部同时全齿高无侧隙啮合；
步骤5，从夹具中拆卸标准摇杆，将步骤1中加工好1#孔、2#孔、3#孔、4#孔的待插齿加工的摇杆装夹在夹具中，1#孔、2#孔、3#孔、4#孔用定位销定位；
步骤6，对步骤5中摇杆进行插齿加工。
2.根据权利要求1所述的一种带有内花键的摇杆的加工方法，其特征在于：所述步骤1中通过编程在加工中心加工1#孔、2#孔、3#孔、4#孔和内花键齿顶圆。
3.根据权利要求1所述的一种带有内花键的摇杆的加工方法，其特征在于：所述步骤2中，标准摇杆上内花键槽的中心对称平面与1#孔和2#孔的轴线确定的第一基准平面、3#孔和4#孔的轴线确定的第二基准平面的角向扭转位置度的误差小于设计要求。
4.根据权利要求1所述的一种带有内花键的摇杆的加工方法，其特征在于：所述步骤2中，夹具还包括，
定位底座，所述定位底座上开有基准孔；
定位凹槽，所述定位凹槽位于定位底座的上端面，用于配合摇杆的基准表面；
定位孔，四个所述定位孔位于定位底座上，且与四根定位销匹配，四个定位孔之间的位置关于与摇杆上的1#孔、2#孔、3#孔、4#孔位置关系一致；
压板，所述压板可拆卸连接在定位底座上端面。
5.根据权利要求4所述的一种带有内花键的摇杆的加工方法，其特征在于：所述定位底座为圆柱形，定位凹槽与基准孔相交，压板共有两个，且两个压板位于过基准孔中心的直线上。
6.根据权利要求1所述的一种带有内花键的摇杆的加工方法，其特征在于：所述步骤3中，找正夹具的径向跳动在0.01以内。
7.根据权利要求1所述的一种带有内花键的摇杆的加工方法，其特征在于：所述步骤4中，插齿刀上端尾柄为莫氏锥体，下端为渐开线花键刀刃。
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