CN114770058B - 一种大齿轮组件高精度锥面的立式加工工装及加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大齿轮组件高精度锥面的立式加工工装及加工方法，通过设计合理的工装，利用大齿轮组件上大齿轮本身的沟槽锥度与工装进行定位，利用大齿轮轴上的中心孔和拉紧板配合与工装紧固；转换加工基准，并借助三坐标计量设备精确计量出大齿轮轴长轴端的加工基准相对于中心轴的偏差方向及误差值，再通过指示式量具根据偏差进行复位，轴向和径向调整大齿轮组件找正，确保中心轴与立车工作台的垂直度，最后，用立车加工出大齿轮上两端面靠近外圆处的高精度锥面，利用该工装结合加工方法可以实现对大齿轮组件在立车工作台上的稳固装夹和精确定位，进而通过立车实现大齿轮上高精度锥面的立式加工，保证加工精度满足要求。
Description
技术领域
本发明涉及机械加工技术领域，具体涉及一种大齿轮组件高精度锥面的立式加工工装及加工方法。
背景技术
在高速齿轮传动装置中，为抵挡斜齿传动带来的轴向力，一般方法是在一对啮合齿轮副的小齿轮轮齿两端装着带锥面的止推环，在对应的大齿轮轮缘的端面也设计有互相配合的锥面，间隙值约为0.1-0.2mm。齿轮传递功率时产生的轴向推力，正好由锥面和止推环承受，从而形成齿轮的内应力与轴向推力的平衡，以使齿轮的轴向力不再作用到轴承上去。
一对相互配合的锥面装置相互滚滑，当有润滑油存在时，大小齿轮组件的锥面之间形成动力油膜，避免了金属直接摩擦。油膜层厚度取决于载荷及速度大小、表面瞬时温度、润滑油粘度和表面加工质量。为了减少高速运行过程中锥面冲击带来的振动、避免油膜形成不佳带来的瞬时高温，设计者会提高此锥面的设计精度。高精度体现在直径为2000mm左右的带沟槽的弱刚性大齿轮组件，其锥面的锥度公差为±2′；锥面相对于设计基准的跳动值不大于0.01mm；锥面的粗糙度不大于Rz4。
一般来讲，基于装夹找正方便考虑，这种结构的大齿轮组件的锥面优选高精度卧车加工，但现有技术中，往往存在卧车的加工能力受限的问题，如尺寸受限、加工精度受限等等，导致难以加工得到满足要求的高精度锥面，不得不考虑其他的加工方法。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术中卧车的加工能力通常有限，其对大齿轮组件的加工难以得到满足要求的高精度锥面的问题，提供一种大齿轮组件高精度锥面的立式加工工装及加工方法。
根据本发明的第一方面，本发明提供一种大齿轮组件高精度锥面的加工工装，技术方案为：
一种大齿轮组件高精度锥面的立式加工工装，包括垫板、拉紧板以及若干个垫块、卡爪和千斤顶，所述垫板上设有用于穿过大齿轮轴的过孔，若干个所述垫块围绕所述过孔圆周均布于所述垫板上方，所述垫块的顶面通过大齿轮的腹板形成对所述大齿轮的支撑，所述垫板的侧面卡接在若干个所述卡爪内，所述卡爪安装在立车工作台上，若干个所述千斤顶设于所述立车工作台上，且所述千斤顶顶部抵接在所述垫板底面以支撑所述垫板，所述拉紧板设于所述过孔底部，用于与所述大齿轮轴端部的螺纹孔螺栓配合将所述大齿轮紧固于所述垫块上。
进一步的，所述垫块的数量为4个，在保证稳固支撑大齿轮组件的前提下垫块数量较少，节省制造成本。
进一步的，若干个所述垫块均与所述垫板螺栓连接，连接稳固可靠。
进一步的，所述千斤顶的数量为4个，且围绕所述过孔圆周均布，在保证稳固支撑垫板的前提下千斤顶数量较少，节省制造成本，且更加便于高效地轴向调节。
进一步的，所述垫板为圆盘状，所述卡爪的数量为4个，且圆周均布于所述垫板的侧面，在保证稳固夹持垫板的前提下卡爪数量较少，节省制造成本，且更加便于高效地径向调节。
根据本发明的第二方面，本发明提供一种大齿轮组件高精度锥面的立式加工方法，技术方案为，包括如下步骤：
步骤a：选定所述大齿轮轴上位于大齿轮两侧的近端外圆分别为第一基准和第二基准，所述大齿轮轴上远端的外圆为第三基准；
步骤b：在外圆磨上精磨所述第一基准、第二基准和第三基准；
步骤c：利用三坐标计量设备，通过所述第一基准和第二基准确定的中心轴计量出所述第三基准一圈均布的若干个点相对于所述中心轴的偏差值，并做好标记；
步骤d：精车所述大齿轮的沟槽锥度α；粗车所述大齿轮上两端面靠近外圆处的锥面的锥角β，并留余量；
步骤e：将所述大齿轮轴和大齿轮烘装组合成为大齿轮组件；
步骤f：用立车将若干个所述垫块顶部车出与所述大齿轮的沟槽锥度相同的角度α；
步骤g：将所述大齿轮组件吊装于工装之上，利用所述拉紧板与螺栓配合将所述大齿轮轴紧固于所述垫板上；
步骤h：通过所述卡爪调整所述垫板进而径向调节所述大齿轮组件，同时通过所述千斤顶调整所述垫板进而轴向调节所述大齿轮组件，调整同时用一指示式量具找正所述第二基准，用另一指示式量具根据标记在所述第三基准上的若干个点的偏差值进行复位后找正，以保证所述中心轴与所述立车工作台的垂直度要求；
步骤i：用立车精加工所述大齿轮上两端面靠近外圆处的锥面的锥角β；
步骤j：测量所述锥面的粗糙度，若未达到要求，则进行抛光处理，直至达到要求为止。
采用前述技术方案的本发明，通过设计合理的工装，利用大齿轮组件上大齿轮本身的沟槽锥度与工装进行定位，利用大齿轮轴上的中心孔和拉紧板配合与工装紧固；在找正中心轴，保证与立车工作台的垂直度时，由于第一基准位于工装内部，无法找正，故将原有的加工基准(第一基准和第二基准)改变为第二基准和第三基准，为避免第三基准位置误差，借助三坐标计量精确计量出第三基准相对于中心轴的偏差方向及误差值，再通过指示式量具根据偏差进行复位，轴向和径向调整大齿轮组件找正，确保中心轴与立车工作台的垂直度，最后，用立车加工出大齿轮上两端面靠近外圆处的高精度锥面，并保证其粗糙度，相比于现有技术中卧车的加工能力通常有限，其对大齿轮组件的加工难以得到满足要求的高精度锥面的问题，本发明可以实现对大齿轮组件在立车工作台上的稳固装夹和精确定位，进而通过立车实现大齿轮上高精度锥面的立式加工，保证加工精度满足要求。
进一步的，步骤i中，加工所述锥面的锥角β时，包括：
步骤i1：试加工所述锥角β，并留有余量；
步骤i2：校验所述锥角β高低点差值dx；
步骤i3：校验合格后，加工所述锥角β成品；
步骤i4：校验成品后所述锥角β高低点差值dx，直至合格。
当找正中心轴之后，经过试加工、校验、加工成品，再校验的过程，保证锥角加工精度满足要求。
进一步的，步骤c中，所述第三基准上一圈均布的点的数量为8个，数量选取合适，足以反应第三基准相较于中心轴的偏差，同时数量不至于太多，避免了繁琐操作。
进一步的，步骤h中，所述指示式量具为千分表或扭簧表，可实现精确测量，保证定位精度。
进一步的，步骤j中，用粗糙度测试仪测量所述锥面的粗糙度，用金相砂纸进行抛光处理。
相比于现有技术，本发明的有益效果为：可以实现对大齿轮组件在立车工作台上的稳固装夹和精确定位，进而通过立车实现大齿轮上高精度锥面的立式加工，保证加工精度满足要求。
附图说明：
图1为大齿轮组件正视图；
图2为本发明在使用时的示意图；
图3为图2中A的放大图；
图4为本发明安装于立车工作台上的正视图；
图5为本发明俯视图。
图中标记：1-大齿轮轴，2-大齿轮，3-垫块，4-垫板，5-卡盘，6-立车工作台，7-千斤顶，8-拉紧板，01-第一基准，02-第二基准，03-第三基准。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本实施例提供实施例1，一种大齿轮组件高精度锥面的立式加工工装，用于在立式车床上对如图1所示由大齿轮2和大齿轮轴1组合形成的大齿轮组件的外侧高精度锥面进行加工；其中，大齿轮2具有锥面形腹板，大齿轮轴1位于大齿轮2侧的端部具有螺纹孔；工装包括垫板4、拉紧板8以及若干个垫块3、卡爪5和千斤顶7，垫板4上设有用于穿过大齿轮轴1的过孔，若干个垫块3围绕过孔圆周均布于垫板4上方，垫板4的侧面卡接在若干个卡爪5内，卡爪5安装在立车工作台6上，若干个千斤顶7设于立车工作台6上，且千斤顶7顶部抵接在垫板4底面以支撑垫板4，拉紧板8设于过孔底部，用于与大齿轮轴1端部的螺纹孔螺栓配合将大齿轮2紧固于垫块3上；垫块3的数量为4个，垫块3顶面通过大齿轮2的腹板形成对大齿轮2的支撑；若干个垫块3均与垫板4螺栓连接；千斤顶7的数量为4个，且围绕过孔圆周均布；垫板4为圆盘状，卡爪5的数量为4个，且圆周均布于垫板4的侧面。
实施例2，一种大齿轮组件高精度锥面的立式加工工装的加工方法，包括：
步骤a：选定大齿轮轴1上位于大齿轮2两侧的近端外圆分别为第一基准01和第二基准02，大齿轮轴1上远端的外圆为第三基准03；
步骤b：在外圆磨上精磨第一基准01、第二基准02和第三基准03；
步骤c：利用三坐标计量设备，通过第一基准01和第二基准02确定的中心轴计量出第三基准03一圈均布的若干个点相对于所述中心轴的偏差值，并做好标记；
步骤d：精车所述大齿轮2的沟槽锥度α；粗车所述大齿轮2上两端面靠近外圆处的锥面的锥角β，并留余量；
步骤e：将大齿轮轴1和大齿轮2烘装组合成为大齿轮组件；
步骤f：用立车将若干个垫块3顶部车出与大齿轮2的沟槽锥度相同的角度α；
步骤g：将大齿轮组件吊装于工装之上，利用拉紧板8与螺栓配合将大齿轮轴1紧固于垫板4上；
步骤h：通过卡爪5调整垫板4进而径向调节大齿轮组件，同时通过千斤顶7调整垫板4进而轴向调节大齿轮组件，调整同时用一指示式量具找正第二基准02，用另一指示式量具根据标记在第三基准03上的若干个点的偏差值进行复位后找正，以保证中心轴与立车工作台6的垂直度要求；
步骤i：用立车精加工大齿轮2上两端面靠近外圆处的锥面的锥角β；
步骤j：测量所述锥面的粗糙度，若未达到要求，则进行抛光处理，直至达到要求为止。
步骤i中，加工所述锥面的锥角β时，包括：
步骤i1：试加工锥角β，并留有余量；试加工时保证锥面径向距离dy为确定值，且试加工的β值小于最终成品值；
步骤i2：校验锥角β高低点差值dx；校验时，通过千分表测量dx，记录数据，并与理论值dy*tanβ比较；
步骤i3：校验合格后，加工锥角β成品；
步骤i4：校验成品后锥角β高低点差值dx，直至合格；校验时，通过千分表测量上下各一圈锥面的dx，记录数据，并与理论值dy*tanβ比较。
步骤c中，第三基准03上一圈均布的点的数量为8个。
步骤h中，指示式量具为千分表或扭簧表。
步骤j中，用粗糙度测试仪测量锥面的粗糙度，用金相砂纸进行抛光处理。
采用前述技术方案的本发明，通过设计合理的工装，利用大齿轮组件上大齿轮本身的沟槽锥度与工装进行定位，利用大齿轮轴上的中心孔和拉紧板配合与工装紧固；在找正中心轴，保证与立车工作台的垂直度时，由于第一基准位于工装内部，无法找正，故将原有的加工基准(第一基准和第二基准)改变为第二基准和第三基准，为避免第三基准位置误差，借助三坐标计量精确计量出第三基准相对于中心轴的偏差方向及误差值，再通过指示式量具根据偏差进行复位，轴向和径向调整大齿轮组件找正，确保中心轴与立车工作台的垂直度，最后，用立车加工出大齿轮上两端面靠近外圆处的高精度锥面，并保证其粗糙度，相比于现有技术中卧车的加工能力通常有限，其对大齿轮组件的加工难以得到满足要求的高精度锥面的问题，本发明可以实现对大齿轮组件在立车工作台上的稳固装夹和精确定位，进而通过立车实现大齿轮上高精度锥面的立式加工，保证加工精度满足要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种采用大齿轮组件高精度锥面的立式加工工装的加工方法，其特征在于，
所述立式加工工装包括垫板(4)、拉紧板(8)以及若干个垫块(3)、卡爪(5)和千斤顶(7)，所述垫板(4)上设有用于穿过大齿轮轴(1)的过孔，若干个所述垫块(3)围绕所述过孔圆周均布于所述垫板(4)上方，所述垫块(3)的顶面通过大齿轮(2)的腹板形成对所述大齿轮(2)的支撑，所述垫板(4)的侧面卡接在若干个所述卡爪(5)内，所述卡爪(5)安装在立车工作台(6)上，若干个所述千斤顶(7)设于所述立车工作台(6)上，且所述千斤顶(7)顶部抵接在所述垫板(4)底面以支撑所述垫板(4)，所述拉紧板(8)设于所述过孔底部，用于与所述大齿轮轴(1)端部的螺纹孔螺栓配合将所述大齿轮(2)紧固于所述垫块(3)上；
所述加工方法包括：
步骤a：选定所述大齿轮轴(1)上位于大齿轮(2)两侧的近端外圆分别为第一基准(01)和第二基准(02)，所述大齿轮轴(1)上远端的外圆为第三基准(03)；
步骤b：在外圆磨上精磨所述第一基准(01)、第二基准(02)和第三基准(03)；
步骤c：利用三坐标计量设备，通过所述第一基准(01)和第二基准(02)确定的中心轴计量出所述第三基准(03)一圈均布的若干个点相对于所述中心轴的偏差值，并做好标记；
步骤d：精车所述大齿轮(2)的沟槽锥度α；粗车所述大齿轮(2)上两端面靠近外圆处的锥面的锥角β，并留余量；
步骤e：将所述大齿轮轴(1)和大齿轮(2)烘装组合成为大齿轮组件；
步骤f：用立车将若干个所述垫块(3)顶部车出与所述大齿轮(2)的沟槽锥度相同的角度α；
步骤g：将所述大齿轮组件吊装于工装之上，利用所述拉紧板(8)与螺栓配合将所述大齿轮轴(1)紧固于所述垫板(4)上；
步骤h：通过所述卡爪(5)调整所述垫板(4)进而径向调节所述大齿轮组件，同时通过所述千斤顶(7)调整所述垫板(4)进而轴向调节所述大齿轮组件，调整同时用一指示式量具找正所述第二基准(02)，用另一指示式量具根据标记在所述第三基准(03)上的若干个点的偏差值进行复位后找正，以保证所述中心轴与所述立车工作台(6)的垂直度要求；
步骤i：用立车精加工所述大齿轮(2)上两端面靠近外圆处的锥面的锥角β；
步骤j：测量所述锥面的粗糙度，若未达到要求，则进行抛光处理，直至达到要求为止。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
所述垫块(3)的数量为4个。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
若干个所述垫块(3)均与所述垫板(4)螺栓连接。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
所述千斤顶(7)的数量为4个，且围绕所述过孔圆周均布。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
所述垫板(4)为圆盘状，所述卡爪(5)的数量为4个，且圆周均布于所述垫板(4)的侧面。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
步骤i中，加工所述锥面的锥角β时，包括：
步骤i1：试加工所述锥角β，并留有余量；
步骤i2：校验所述锥角β高低点差值dx；
步骤i3：校验合格后，加工所述锥角β成品；
步骤i4：校验成品后所述锥角β高低点差值dx，直至合格。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
步骤c中，所述第三基准(03)上一圈均布的点的数量为8个。
8.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
步骤h中，所述指示式量具为千分表或扭簧表。
9.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，
步骤j种，用粗糙度测试仪测量所述锥面的粗糙度，用金相砂纸进行抛光处理。
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