CN114161101A - 一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，一、分别对传动齿轮及调隙齿轮初加工；二、平磨传动齿轮两端面，并在一次装夹中对传动齿轮磨内孔、磨外圆、靠磨调隙齿轮轴向定位面；三、对调隙齿轮钻组装孔并吊装孔攻丝，平磨调隙齿轮两端面及与传动齿轮配磨内孔；四、将传动齿轮与磨过内孔的调隙齿轮装配并粗对齿；五、用压板压紧组装件，用钻头通过组装孔在传动齿轮上钻浅浅的螺纹底孔；六、将两齿轮拆解，将螺纹底孔钻成并攻丝；七、清洁齿轮并二次组装，精对齿后安上螺栓将两齿轮固定；八、电火花机床上找正传动齿轮内孔中心，加工键槽；九、拆解两齿轮清洗后装上键将两齿轮装配并检查对齿情况；十、将组合齿轮整体磨齿并检验。
Description
技术领域
本发明属于机械设备技术领域，具体涉及一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法。
背景技术
碎边剪是用于金属带材废边连续横向剪断的设备，在钢铁和有色金属行业应用广泛。碎边剪刀轴系统中使用的传动结构为组合式齿轮装置，该组合齿轮由传动齿轮和调隙齿轮以及调整垫用键和螺栓固定在一起，传动齿轮和调隙齿轮均是斜齿圆柱齿轮，该齿轮组合件是碎边剪的核心部件。
剪切不同厚度带材时，上下刀间隙不稳定容易造成剪切缺陷，为保证剪切带材时上下刀间隙稳定不变，刀轴系统的两个组装在一起的斜齿轮必须组合在一起后整体磨齿加工，由于组合在一起的调隙齿轮和传动齿轮均为硬齿面齿轮，在粗滚齿加工后要渗碳淬火热处理，一方面两齿轮的结构不同热处理过程中变形量有差异，另一方面热处理后发生变形的齿轮对齿安装过程中还会产生对齿组装误差，再一方面为保证齿轮内在质量及表面硬度，齿轮粗滚齿后留磨量需满足工艺手册要求即留磨量有限制。对于单个渗碳淬火硬齿面齿轮热处理工艺已经很成熟，单个传动齿轮和消隙齿轮的热变形量受生产工艺及热处理设备限制无法进一步减小，只能从减少对齿组装误差方面减少误差累积。
发明内容
为解决上述问题，本发明提供一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，可以减少误差，且该方法操作简单，该方法适合由键和螺栓连接的组合式斜齿及直齿圆柱齿轮。
本发明通过以下技术方案来实现：
一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，组合式斜齿轮由传动齿轮和调隙齿轮以及调整垫用键和螺栓固定在一起，对齿组装方法主要包括以下步骤：
步骤一、分别对传动齿轮以及调隙齿轮进行初加工；
步骤二、平磨初加工后的传动齿轮的两端面，并在内圆磨床上，在一次装夹中对传动齿轮磨内孔、磨与调隙齿轮内孔相配的外圆、靠磨调隙齿轮轴向定位面；
步骤三、对初加工后的调隙齿轮钻组装孔并吊装孔攻丝，再平磨调隙齿轮的两端面及与传动齿轮配磨内孔；
步骤四、将步骤二得到的传动齿轮与步骤三磨过内孔的调隙齿轮及调整垫装配在一起，粗对齿；
步骤五、用压板压紧组装件，在钻床上钻头通过调隙齿轮端面已加工的组装孔在传动齿轮上配钻浅浅的螺纹底孔；
步骤六、将两齿轮拆解开，钻床上将传动齿轮的螺纹底孔钻成并攻丝；
步骤七、再次清洁两个齿轮，配合面上均匀涂抹清洁润滑机油并进行二次组装，精对齿后安装上螺栓并拧紧将两齿轮固定在一起，且螺栓与传动齿轮的端面之间还设置有弹簧垫圈；
步骤八、电火花机床上找正传动齿轮内孔中心，加工两齿轮间的键槽；
步骤九、拆解开组装在一起的两齿轮，清洗后装上键再次将两齿轮装配在一起，并检查两齿轮的对齿情况；
步骤十、将组合齿轮整体磨齿并检验。
优选的，步骤一中所述调隙齿轮与传动齿轮进行初加工的具体步骤均为：
S1、毛坯锻造并正火；
S2、锻件粗车；
S3、超声波无损探伤；
S4、热处理调质；
S5、齿轮半精车；
S6、齿轮磨前滚齿；
S7、渗碳；
S8、车床车去除齿部以外部位的碳层；
S9、淬火和回火；
S10、齿部强力喷丸；
S11、齿轮精车，内孔和端面留模量。
优选的，S6中齿轮磨前滚齿工艺中传动齿轮的磨齿余量比调隙齿轮的磨齿余量小。
优选的，调隙齿轮的双面磨齿余量=传动齿轮双面磨齿余量+（0.05～0.10）mm。
优选的，调隙齿轮和传动齿轮内孔间隙控制在0.005～0.015mm。
优选的，步骤四中粗对齿前需要清洁传动齿轮和调隙齿轮，两齿轮相配合的内孔和外径均匀涂抹清洁润滑机油。
优选的，粗对齿时在圆周均匀取3～5个齿，通过目测齿面接近对齐即可完成粗对齿。
优选的，调隙齿轮螺栓通孔与螺栓之间有1.0～2.0mm间隙。
优选的，S11中精车两齿轮的时候均需要找正齿轮基准端面和齿轮节圆跳动在0.03mm以内。
优选的，步骤七中，精对齿方法为：
（1）准备一把刀口尺或棱边直的刀片；
（2）任选一个齿，用刀口尺或刀片的直边贴紧齿面靠近节圆附近，从调隙齿轮的一个齿的左齿面或右齿面沿轴向向传动齿轮的齿部移动，当刀口尺或刀片的直边碰到传动齿轮齿部的端面时，圆周方向转动调整调隙齿轮，直到刀口尺或刀片的直边碰不到传动齿轮齿部的端面，然后用刀口尺或刀片的直边贴紧同一齿的另一齿面，从调隙齿轮的齿部沿轴向向传动齿轮的齿部移动，当刀口尺或刀片的直边碰到传动齿轮齿部的端面时，转动调隙齿轮，直到刀口尺或刀片的直边碰不到传动齿轮齿部的端面，反复调整，直到用刀口尺或刀片的直边同时从调隙齿轮一个齿的左右两个齿面沿轴向向传动齿轮的齿部移动均不能碰到传动齿轮齿部端面的对齿状态；
（3）圆周方向均匀且至少选取3个齿部重复精对齿过程。
本发明的有益效果在于：
（1）传统加工中对两齿轮的磨齿余量满足规范要求即可大小没有进一步控制，当调隙齿轮齿厚较小，余量一部分用于调隙齿轮的较大热处理变形，一部分用于对齿误差，因此组装件磨齿有时候余量不够，有时候为保证加工尺寸而无法保证传动齿轮左右齿面余量的均匀性，对传动齿轮内在性能造成一定影响，最终影响整体使用寿命；而本发明磨前滚齿工艺中传动齿轮的磨量要比调隙齿轮的磨量小，再加上调隙齿轮内孔较大为薄壁结构，热处理后变形量比传动齿轮稍大些，这样在对齿的时候能够确保传动齿轮齿厚比调隙齿轮小，传动齿轮和调隙齿轮对齿较精确，因为传动齿轮在使用中受力较大，调隙齿轮主要用来消除间隙，受力较小，因此磨齿时以确保传动齿轮磨量均匀为出发点来调整磨齿机，调隙齿轮磨量足够且接近均匀即可；
（2）本发明传动齿轮内孔、外圆和端面在一次装夹中完成，能够保证内外圆的同心度及端面的垂直度，加工键槽的时候方便基准转换；键槽加工中按内孔中心找正完全可以保证键槽的对称度要求，采用电火花同时加工出两齿轮上的键槽，不但生产效率高，同时还确保了键槽尺寸和位置的一致性。传统的精对齿后需要在两齿轮端面划出两键槽的公共中心线线，再拆解开两齿轮分别按划线找正，传动齿轮在铣床铣键槽，调隙齿轮采用线切割加工齿轮内孔键槽，在不同机床加工中键槽尺寸一致性很难保证，依照划线找正视觉误差很难控制，加工后的键槽相对所画中心线的对称度偏差不一致，两键槽加工后安装在一起检查齿轮对齿情况，往往对齿偏差增大较多，甚至出现两齿严重错位，以至于无法保证磨齿余量足够。采用电火花同时加工两齿轮的键槽，安装上键前后对比，对齿偏差不会发生改变，无需再进行对齿调整，节约了调整时间，保证了磨齿余量的足够；
（3）本发明调隙齿轮和传动齿轮内孔间隙控制0.005～0.015mm，既能保证对齿时调隙齿轮调整又能保证齿轮间隙的均匀性；
（4）本发明对齿方法简单易操作，工具要求低，采用刀口尺或棱边直的刀片调整两齿轮齿部对正。对于齿面光洁且没有变形的齿轮，根据齿轮宽度不同可以用一把较长且棱边直的尺子放置在齿面中部，两组合齿轮齿部均与尺子接触即可对齐，但是对于热处理中齿面变形量及变形规律无法把控的两个变形的齿部进行对齿时，采用较长的棱边直的尺子放置在表面粗糙且扭曲的齿面上，很难评判两个组合齿轮是对正的，也无法确保磨齿余量是否均匀且足够；齿面是曲面且是斜齿轮，热处理中齿形和齿向均有不同程度的变化，选取尺子长度依据很难确定。因此对齿方法不同采用的工具不同，带来的对齿的复杂程度和工作效率差别较大；
综上所述，该方法操作简单，经济适用，不但能够满足磨齿余量足够，而且能够确保齿轮的内在质量，确保了碎边剪整机的寿命，节约了企业生产成本。
附图说明
图1是本发明的组合式斜齿轮的剖视图；
图2是本发明的组合式斜齿轮的结构示意图；
图3是本发明调隙齿轮和传动齿轮对齿后的示意图；
附图标记1、传动齿轮，2、调整垫，3、调隙齿轮，4、键，5、弹簧垫圈，6、螺栓。
具体实施方式
下面根据附图对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
实施例1
如图1、2所示，本实施例组合式斜齿轮为组合式渐开线斜齿圆柱齿轮，其由传动齿轮1和调隙齿轮3以及调整垫2用键4和螺栓6固定在一起，齿轮参数如下：齿数Z=49 模数mn=8螺旋角β=12°压力角=20°；一种有效确保组合式渐开线斜齿圆柱齿轮磨齿余量的对齿组装方法，主要包括以下步骤：
一、调隙齿轮初加工工艺流程：
1）、毛坯锻造并正火；
2）、锻件粗车单边留6.5mm余量；
3）、超声波无损探伤合格进入后面工序；
4）、热处理调质；
5）、齿轮半精车，齿顶圆车到尺寸，内孔和端面单边留4mm余量；
6）、齿轮磨前滚齿，磨齿双边余量0.45～0.55mm；
7）、渗碳层深1.8～2.25mm；
8）、车除齿部以外部位的碳层，车后内孔和端面单边留1.5mm余量；
9）、淬火和回火；
10）、齿部强力喷丸；
11）、齿轮精车，内孔和端面单边留模量0.25mm；
12）、钻组装孔并吊装孔攻丝；
13）、平磨齿轮两端面；
二、传动齿轮初加工工艺：
1）、毛坯锻造并正火；
2）、锻件粗车单边留7mm余量；
3）、超声波无损探伤合格进入后面工序；
4）、热处理调质；
5）、齿轮半精车除了齿顶圆到尺寸，其他部位单边留4mm余量；
6）、齿轮磨前滚齿，磨齿双边余量0.40～0.50mm；传动齿轮的磨量要比调隙齿轮的磨量小，再加上调隙齿轮内孔较大为薄壁结构，热处理后变形量比传动齿轮稍大些，这样在对齿的时候能够确保传动齿轮齿厚比调隙齿轮小，传动齿轮和调隙齿轮对齿可以调整到如图3所示状态；
7）、渗碳层深1.8～2.25mm；
8）、车除齿部以外部位的碳层，车碳层后单边留1.5mm余量；
9）、淬火和回火；
10）、齿部强力喷丸；
11）、齿轮精车后单边留0.25mm磨量；精车两齿轮的时候需要找正齿轮基准端面和齿轮节圆跳动在0.03mm以内；
12）、平磨齿轮两端面；
三、对齿组装
1）、在内圆磨床上，在一次装夹中对传动齿轮磨内孔、磨与调隙齿轮内孔相配的外圆、靠磨调隙齿轮轴向定位面（即传动齿轮与调隙齿轮相对的端面）；传动齿轮内孔、外圆和端面在一次装夹中完成，能够保证内外圆的同心度及端面的垂直度，加工键槽的时候方便基准转换。
2）、待传动齿轮外径磨后，测量外径尺寸配磨调隙齿轮内孔尺寸，使调隙齿轮内孔比传动齿轮外径大0.005～0.015mm；既能保证对齿时调隙齿轮调整又能保证齿轮间隙的均匀性。
3）、将步骤1）得到的传动齿轮与步骤2）磨过内孔的调隙齿轮及调整垫装配在一起，粗对齿；粗对齿前需要清洁传动齿轮和调隙齿轮，齿轮相配合的内孔和外径均匀涂抹清洁润滑机油；为提高工作效率，对齿的时候可以在圆周均匀取3～5个齿，通过目测齿面基本对齐即可完成粗对齿，因为调隙齿轮螺栓通孔与螺栓之间有1.0～2.0mm间隙，即使有对齿误差，安装组合后仍可以调整对齿，所以为提高工作效率粗对齿即可。
4）、用压板压紧组装件，在钻床上钻头通过调隙齿轮端面已加工的组装孔在传动齿轮上配钻浅浅的螺纹底孔；为了在加工传动齿轮螺纹孔的时候不碰伤调隙齿轮螺纹通孔，在传动齿轮端面上钻浅浅的底孔能够确定孔的位置即可；
5）、将两齿轮拆解开，钻床上单独将传动齿轮的螺纹孔钻成并攻丝；
6）、再次清洁两齿轮，配合面上均匀涂抹清洁润滑机油并进行二次组装，精对齿后安装上螺栓并拧紧将两齿轮固定在一起，且螺栓与传动齿轮的端面之间还设置有弹簧垫圈5；由于下一个工序是键槽加工，键槽加工后就没有办法再调整两齿轮的对齿了，所以一定要精对齿；
7）、电火花机床上找正传动齿轮内孔中心，加工两齿轮间的键槽；
由于传动齿轮的内孔和外径在内圆磨床上一次装夹中完成的，因此内孔和外圆的同心度一致，键槽加工中按内孔中心找正完全可以保证键槽的对称度要求，采用电火花同时加工两齿轮的键槽，安装上键前后对比，对齿偏差不会发生改变，无需再进行对齿调整，节约了调整时间，保证了磨齿余量的足够。不但生产效率高，同时还确保了键槽尺寸和位置的一致性。
8）、拆解开组装在一起的两齿轮，清洗后装上键再次将两齿轮装
配在一起，并检查两齿轮的对齿情况；
9）、组合齿轮整体磨齿；
10）、磨齿后检验。
上述精对齿的时候严格按下面方法做：1）准备一把刀口尺或棱边直的刀片；2）任选一个齿，用刀口尺或刀片的直边贴紧齿面靠近节圆附近，从调隙齿轮的一个齿的左齿面或右齿面沿轴向向传动齿轮的齿部移动（或从传动齿轮向调隙齿轮移动），当刀口尺或刀片的直边碰到传动齿轮齿部的端面时，圆周方向转动调整调隙齿轮，直到刀口尺或刀片的直边碰不到传动齿轮齿部的端面，然后用刀口尺或刀片的直边贴紧同一齿的另一齿面，从调隙齿轮的齿部沿轴向向传动齿轮的齿部移动（或从传动齿轮向调隙齿轮移动），当刀口尺或刀片的直边碰到传动齿轮齿部的端面时，转动调隙齿轮，直到刀口尺或刀片的直边碰不到传动齿轮齿部的端面，反复调整，直到用刀口尺或刀片的直边同时从调隙齿轮齿的左右两个齿面沿轴向向传动齿轮的齿部移动均不能碰到传动齿轮齿部端面的对齿状态，如图3所示；3）圆周方向尽量均匀且至少选取3个齿部重复精对齿过程；
其中磨齿找正的时候，齿面余量均匀分配依据是磨齿机所检测的传动齿轮齿面数据，确保受力较大的传动齿轮齿面磨量均匀，由两齿轮精对齿可以得调隙齿轮磨齿余量也足够且相对均匀。
该发明在工程实践多次使用，磨齿后对比观察传动齿轮和调隙齿轮的已加工的齿面和未加工的齿根槽部可以看出其磨齿余量较均匀，使用该发明加工的碎边剪刀轴系统投入使用五年多时间仍运作正常，组合式斜齿轮的寿命完全可以保证。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内，本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (10)
1.一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，组合式斜齿轮由传动齿轮和调隙齿轮以及调整垫用键和螺栓固定在一起，其特征在于：对齿组装方法主要包括以下步骤：
步骤一、分别对传动齿轮以及调隙齿轮进行初加工；
步骤二、平磨初加工后的传动齿轮的两端面，并在内圆磨床上，在一次装夹中对传动齿轮磨内孔、磨与调隙齿轮内孔相配的外圆、靠磨调隙齿轮轴向定位面；
步骤三、对初加工后的调隙齿轮钻组装孔并吊装孔攻丝，再平磨调隙齿轮的两端面及与传动齿轮配磨内孔；
步骤四、将步骤二得到的传动齿轮与步骤三磨过内孔的调隙齿轮及调整垫装配在一起，粗对齿；
步骤五、用压板压紧组装件，在钻床上钻头通过调隙齿轮端面已加工的组装孔在传动齿轮上配钻浅浅的螺纹底孔；
步骤六、将两齿轮拆解开，钻床上将传动齿轮的螺纹底孔钻成并攻丝；
步骤七、再次清洁两个齿轮，配合面上均匀涂抹清洁润滑机油并进行二次组装，精对齿后安装上螺栓并拧紧将两齿轮固定在一起，且螺栓与传动齿轮的端面之间还设置有弹簧垫圈；
步骤八、电火花机床上找正传动齿轮内孔中心，加工两齿轮间的键槽；
步骤九、拆解开组装在一起的两齿轮，清洗后装上键再次将两齿轮装配在一起，并检查两齿轮的对齿情况；
步骤十、将组合齿轮整体磨齿并检验。
2.根据权利要求1所述的一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，其特征在于：步骤一中所述调隙齿轮与传动齿轮进行初加工的具体步骤均为：
S1、毛坯锻造并正火；
S2、锻件粗车；
S3、超声波无损探伤；
S4、热处理调质；
S5、齿轮半精车；
S6、齿轮磨前滚齿；
S7、渗碳；
S8、车床车去除齿部以外部位的碳层；
S9、淬火和回火；
S10、齿部强力喷丸；
S11、齿轮精车，内孔和端面留模量。
3.根据权利要求2所述的一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，其特征在于：S6中齿轮磨前滚齿工艺中传动齿轮的磨齿余量比调隙齿轮的磨齿余量小 。
4.根据权利要求2或3所述的一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，其特征在于：调隙齿轮的双面磨齿余量=传动齿轮双面磨齿余量+（0.05～0.10）mm。
5.根据权利要求1所述的一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，其特征在于：调隙齿轮和传动齿轮内孔间隙控制在0.005～0.015mm。
6.根据权利要求1所述的一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，其特征在于：步骤四中粗对齿前需要清洁传动齿轮和调隙齿轮，两齿轮相配合的内孔和外径均匀涂抹清洁润滑机油。
7.根据权利要求1或6所述的一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，其特征在于：粗对齿时在圆周均匀取3～5个齿，通过目测齿面接近对齐即可完成粗对齿。
8.根据权利要求1所述的一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，其特征在于：调隙齿轮螺栓通孔与螺栓之间有1.0～2.0mm间隙。
9.根据权利要求2所述的一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，其特征在于：S11中精车两齿轮的时候均需要找正齿轮基准端面和齿轮节圆跳动在0.03mm以内。
10.根据权利要求1所述的一种有效确保组合式斜齿轮磨齿余量的对齿组装方法，其特征在于：步骤七中，精对齿方法为：
（1）准备一把刀口尺或棱边直的刀片；
（2）任选一个齿，用刀口尺或刀片的直边贴紧齿面靠近节圆附近，从调隙齿轮的一个齿的左齿面或右齿面沿轴向向传动齿轮的齿部移动，当刀口尺或刀片的直边碰到传动齿轮齿部的端面时，圆周方向转动调整调隙齿轮，直到刀口尺或刀片的直边碰不到传动齿轮齿部的端面，然后用刀口尺或刀片的直边贴紧同一齿的另一齿面，从调隙齿轮的齿部沿轴向向传动齿轮的齿部移动，当刀口尺或刀片的直边碰到传动齿轮齿部的端面时，转动调隙齿轮，直到刀口尺或刀片的直边碰不到传动齿轮齿部的端面，反复调整，直到用刀口尺或刀片的直边同时从调隙齿轮一个齿的左右两个齿面沿轴向向传动齿轮的齿部移动均不能碰到传动齿轮齿部端面的对齿状态；
（3）圆周方向均匀且至少选取3个齿部重复精对齿过程。
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