CN113770664A - 薄壁齿圈机械加工变形控制方法 - Google Patents

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黄进
蒋西怀
李云飞
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刘燕
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Abstract

本发明公开了薄壁齿圈机械加工变形控制方法，包括以下步骤：1)对薄壁齿圈毛坯进行粗车加工得到薄壁齿圈半加工品。2)采用专用卡爪将薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对薄壁齿圈半加工品的内孔以及两个端面进行半精车加工。3)取出薄壁齿圈半加工品并消除步骤2)车削产生的应力。4)再次采用专用卡爪将薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对两个端面和内孔进行精车加工。5)取出薄壁齿圈半加工品并消除步骤4)车削产生的应力。6)对薄壁齿圈半加工品的外圆进行半精车和精车加工。7)最后在薄壁齿圈半加工品上加工出轮齿。本发明解决了薄壁齿圈加工过程的夹持变形、应力释放变形问题，同时零件精度有了大幅度提高，零件的质量稳定性和一致性得到了有效保证。

Description

薄壁齿圈机械加工变形控制方法
技术领域
本发明涉及齿圈加工技术领域，具体涉及薄壁齿圈机械加工变形控制方法。
背景技术
薄壁齿圈主要应用在变速箱、轮组中，属于行星排机构主要零件，作用是通过内齿和太阳轮啮合实现框架总成的差速功能。
薄壁齿圈的现有加工方法中，由于齿圈厚度较小，存在着加工过程夹持变形和应力释放变形，零件的内孔、外圆跳动大于0.1，尺寸精度低于8级，产品质量一致性差等问题，导致加工出的成品无法投入使用。
因此，需要一种能解决上述变形问题的加工方法。
发明内容
本发明的目的是提供薄壁齿圈机械加工变形控制方法，以解决现有技术中存在的问题。
为实现本发明目的而采用的技术方案是这样的，薄壁齿圈机械加工变形控制方法，包括以下步骤：
1)对薄壁齿圈毛坯进行粗车加工得到薄壁齿圈半加工品。
2)采用专用卡爪将所述薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对薄壁齿圈半加工品的内孔以及两个端面进行半精车加工。
3)取出所述薄壁齿圈半加工品并消除步骤2)车削产生的应力。
4)再次采用所述专用卡爪将薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对两个端面和内孔进行精车加工。
5)取出所述薄壁齿圈半加工品并消除步骤4)车削产生的应力。
6)对所述薄壁齿圈半加工品的外圆进行半精车和精车加工。
7)最后在所述薄壁齿圈半加工品上加工出轮齿。
进一步，所述专用卡爪的下表面设置有矩形通槽，矩形通槽与三爪卡盘上表面的矩形凸块相匹配。
所述矩形通槽的两侧均设置有若干定位槽，定位槽的横截面呈V型，定位槽的长度方向与矩形通槽的长度方向垂直，若干定位槽沿矩形通槽的长度方向紧密排列形成锯齿状，定位槽与三爪卡盘上表面的若干V型槽相匹配。
所述专用卡爪上设置有若干沉头孔，沉头孔的上端贯穿专用卡爪上表面，若干沉头孔的下端与矩形通槽连通并沿矩形通槽的长度方向等间距布置。
使用时，三个所述专用卡爪安装在三爪卡盘上，专用卡爪的矩形通槽与三爪卡盘的矩形凸块相配合，若干定位槽与三爪卡盘的若干V型槽咬合，若干螺栓穿过沉头孔并旋入三爪卡盘，薄壁齿圈半加工品位于三个专用卡爪的中间，薄壁齿圈半加工品的外壁分别与三个专用卡爪的定位面抵紧，定位面与薄壁齿圈半加工品的外壁相切。
进一步，所述步骤4)中在对内孔进行精车加工过程中，需将所述薄壁齿圈半加工品固定在立式车床上并通过端面定位，采用镗刀加工。
进一步，在步骤6)中对所述薄壁齿圈半加工品的外圆进行加工时，采用内孔定位。
本发明的技术效果是毋庸置疑的，本发明通过创新的专用卡爪车削，增加去应力工序，在立式加工中心使用镗刀加工内孔，最后利用高精度内孔定位，使用芯轴在车床加工外圆。该工艺解决了薄壁齿圈加工过程的夹持变形、应力释放变形问题，同时零件精度有了大幅度提高，零件的质量稳定性和一致性得到了有效保证。
附图说明
图1为薄壁齿圈半加工品的示意图；
图2为专用卡爪的剖视图；
图3为专用卡爪的左视图；
图4为专用卡爪的俯视图。
图中：专用卡爪1、矩形通槽101、定位槽102和沉头孔103。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明，但不应该理解为本发明上述主题范围仅限于下述实施例。在不脱离本发明上述技术思想的情况下，根据本领域普通技术知识和惯用手段，做出各种替换和变更，均应包括在本发明的保护范围内。
实施例1：
本实施例公开了薄壁齿圈机械加工变形控制方法，包括以下步骤：
1)对薄壁齿圈毛坯进行粗车加工得到薄壁齿圈半加工品。
2)采用专用卡爪1将所述薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对薄壁齿圈半加工品的内孔以及两个端面进行半精车加工。参见图3，所述专用卡爪1的下表面设置有矩形通槽101，矩形通槽101与三爪卡盘上表面的矩形凸块相匹配。所述矩形通槽101的两侧均设置有多个定位槽102，参见图2，定位槽102的横截面呈V型，定位槽102的长度方向与矩形通槽101的长度方向垂直，多个定位槽102沿矩形通槽101的长度方向紧密排列形成锯齿状，定位槽102与三爪卡盘上表面的多个V型槽相匹配。所述专用卡爪1上设置有多个沉头孔103，沉头孔103的上端贯穿专用卡爪1上表面，参见图4，多个沉头孔103的下端与矩形通槽101连通并沿矩形通槽101的长度方向等间距布置。使用时，三个所述专用卡爪1安装在三爪卡盘上，专用卡爪1的矩形通槽101与三爪卡盘的矩形凸块相配合，多个定位槽102与三爪卡盘的多个V型槽咬合，多个螺栓穿过沉头孔103并旋入三爪卡盘，薄壁齿圈半加工品位于三个专用卡爪1的中间，薄壁齿圈半加工品的外壁分别与三个专用卡爪1的定位面抵紧，定位面与薄壁齿圈半加工品的外壁相切。与普通的三爪卡盘通过三个定位点夹紧相比，本实施例所述专用卡爪1的定位面通过车削与夹紧零件外圆相切，最大程度增加了零件受力面积，相比普通三爪卡盘，专用卡盘定位因零件夹持受力面积增加，受力点夹持力减小，整个零件变形减小。
3)取出所述薄壁齿圈半加工品并消除步骤2)车削产生的应力。
4)再次采用所述专用卡爪1将薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对两个端面和内孔进行精车加工。其中，在对内孔进行精车加工过程中，需将所述薄壁齿圈半加工品固定在立式车床上并通过端面定位，采用镗刀加工，可以确保零件内孔6级以上精度，跳动0.02以内，且尺寸稳定，不会产生零件变形。。
5)取出所述薄壁齿圈半加工品并消除步骤4)车削产生的应力。
6)采用内孔定位，对所述薄壁齿圈半加工品的外圆进行半精车和精车加工，可以保证外圆6级以上精度，跳动0.02以内，且尺寸稳定，不会产生零件变形。参见图1，为已加工好端面、内孔以及外圈的所述薄壁齿圈半加工品的示意图。
7)最后在所述薄壁齿圈半加工品上加工出轮齿。
值得说明的是，本实施例所述方法利用创新结构的车用软爪，增加去应力工序和镗孔工序，解决薄壁齿圈机械加工过程中的夹持变形，应力释放变形难题，该方法应用于变速箱、轮组等产品薄壁齿圈加工变形控制。
实施例2：
本实施例公开了薄壁齿圈机械加工变形控制方法，包括以下步骤：
1)对薄壁齿圈毛坯进行粗车加工得到薄壁齿圈半加工品。
2)采用专用卡爪1将所述薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对薄壁齿圈半加工品的内孔以及两个端面进行半精车加工。
3)取出所述薄壁齿圈半加工品并消除步骤2)车削产生的应力。
4)再次采用所述专用卡爪1将薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对两个端面和内孔进行精车加工。
5)取出所述薄壁齿圈半加工品并消除步骤4)车削产生的应力。
6)对所述薄壁齿圈半加工品的外圆进行半精车和精车加工。参见图1，为已加工好端面、内孔以及外圈的所述薄壁齿圈半加工品的示意图。
7)最后在所述薄壁齿圈半加工品上加工出轮齿。
实施例3：
本实施例主要步骤同实施例2，进一步，参见图3，所述专用卡爪1的下表面设置有矩形通槽101，矩形通槽101与三爪卡盘上表面的矩形凸块相匹配。
所述矩形通槽101的两侧均设置有多个定位槽102，参见图2，定位槽102的横截面呈V型，定位槽102的长度方向与矩形通槽101的长度方向垂直，多个定位槽102沿矩形通槽101的长度方向紧密排列形成锯齿状，定位槽102与三爪卡盘上表面的多个V型槽相匹配。
所述专用卡爪1上设置有多个沉头孔103，沉头孔103的上端贯穿专用卡爪1上表面，参见图4，多个沉头孔103的下端与矩形通槽101连通并沿矩形通槽101的长度方向等间距布置。
使用时，三个所述专用卡爪1安装在三爪卡盘上，专用卡爪1的矩形通槽101与三爪卡盘的矩形凸块相配合，多个定位槽102与三爪卡盘的多个V型槽咬合，多个螺栓穿过沉头孔103并旋入三爪卡盘，薄壁齿圈半加工品位于三个专用卡爪1的中间，薄壁齿圈半加工品的外壁分别与三个专用卡爪1的定位面抵紧，定位面与薄壁齿圈半加工品的外壁相切。
实施例4：
本实施例主要步骤同实施例2，进一步，所述步骤4)中在对内孔进行精车加工过程中，需将所述薄壁齿圈半加工品固定在立式车床上并通过端面定位，采用镗刀加工。
实施例5：
本实施例主要步骤同实施例2，进一步，在步骤6)中对所述薄壁齿圈半加工品的外圆进行加工时，采用内孔定位。

Claims (4)

1.薄壁齿圈机械加工变形控制方法，其特征在于：包括以下步骤：
1)对薄壁齿圈毛坯进行粗车加工得到薄壁齿圈半加工品。
2)采用专用卡爪(1)将所述薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对薄壁齿圈半加工品的内孔以及两个端面进行半精车加工；
3)取出所述薄壁齿圈半加工品并消除步骤2)车削产生的应力；
4)再次采用所述专用卡爪(1)将薄壁齿圈半加工品固定在机床上，对两个端面和内孔进行精车加工；
5)取出所述薄壁齿圈半加工品并消除步骤4)车削产生的应力；
6)对所述薄壁齿圈半加工品的外圆进行半精车和精车加工；
7)最后在所述薄壁齿圈半加工品上加工出轮齿。
2.根据权利要求1所述的薄壁齿圈机械加工变形控制方法，其特征在于：所述专用卡爪(1)的下表面设置有矩形通槽(101)，矩形通槽(101)与三爪卡盘上表面的矩形凸块相匹配；
所述矩形通槽(101)的两侧均设置有若干定位槽(102)，定位槽(102)的横截面呈V型，定位槽(102)的长度方向与矩形通槽(101)的长度方向垂直，若干定位槽(102)沿矩形通槽(101)的长度方向紧密排列形成锯齿状，定位槽(102)与三爪卡盘上表面的若干V型槽相匹配；
所述专用卡爪(1)上设置有若干沉头孔(103)，沉头孔(103)的上端贯穿专用卡爪(1)上表面，若干沉头孔(103)的下端与矩形通槽(101)连通并沿矩形通槽(101)的长度方向等间距布置；
使用时，三个所述专用卡爪(1)安装在三爪卡盘上，专用卡爪(1)的矩形通槽(101)与三爪卡盘的矩形凸块相配合，若干定位槽(102)与三爪卡盘的若干V型槽咬合，若干螺栓穿过沉头孔(103)并旋入三爪卡盘，薄壁齿圈半加工品位于三个专用卡爪(1)的中间，薄壁齿圈半加工品的外壁分别与三个专用卡爪(1)的定位面抵紧，定位面与薄壁齿圈半加工品的外壁相切。
3.根据权利要求1或2所述的薄壁齿圈机械加工变形控制方法，其特征在于：所述步骤4)中在对内孔进行精车加工过程中，需将所述薄壁齿圈半加工品固定在立式车床上并通过端面定位，采用镗刀加工。
4.根据权利要求1或3所述的薄壁齿圈机械加工变形控制方法，其特征在于：在步骤6)中对所述薄壁齿圈半加工品的外圆进行加工时，采用内孔定位。
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