CN115302018A - 一种变速箱输出轴滚齿的加工方法 - Google Patents
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Abstract
本发明具体涉及一种变速箱输出轴滚齿的加工方法。包括如下步骤：S1.确认工件图纸，明确加工需求：检查齿坯状态选择合适工装夹具及符合加工需求的滚齿刀具。S2.更换安装输出轴的滚齿夹具本体及滚刀安装：用千分表调整夹具安装精度控制在径向跳动0.002mm，端面跳动0.003mm；机床另侧上顶尖与下方夹具同轴度在0.005mm以内；安装滚刀时装夹完成后保证回转精度在0.002mm以内。S3.编辑零件加工程序：确定应加工齿轮各项参数；选择加工方式；设置加工次数；设置鼓形量；设置修缘量；设置公法线加工预留余量。S4.运行加工程序进行加工，加工后检测工件精度。本发明对于磨齿加工、齿形鼓形修型及齿向倾斜，齿顶部分的修缘处理创造有利条件。
Description
技术领域
本发明涉及滚齿加工技术领域，具体涉及一种变速箱输出轴滚齿的加工方法。
背景技术
随如今汽车行业产品的不断发展与更新，双离合变速器技术水准也不断升高，对于其中传动齿轮的加工精度要求也愈加严格，其中输出轴作为变速箱中传动最后一环，长时间处在高运转，高负荷的工作条件，该输出轴传动齿轮的加工精度直接影响整个变速器的动力传递及运行稳定性。因此，变速箱输出轴的齿轮传动更是其工件加工过程及其重要的一环。
双离合变速器输出轴在量产中采用的加工方式为：精锻毛坯，精车加工，滚齿加工，热后精加工及热后磨齿加工。其中滚齿加工作为其中两个过程之间的过渡部分对于后续加工可建立良好基础，传统进行输出轴滚齿加工时，通常滚齿作为工件淬火加工处理前负责齿坯的开粗加工。输出轴在双离合变速器负责传输动力，齿轮在经过滚齿后序磨齿(珩齿等)工序时需要对输出轴渐开线齿轮的齿形、齿厚、齿向倾斜及齿顶齿根部修缘处理作特殊处理，以来满足输出轴工作时的各种需求。但在输出轴齿轮进行热处理高温淬火后，工件齿轮会发生塑性变动，后续热处理变化不稳定，成形磨齿(珩齿等)加工时需经常反调加工，砂轮磨削中余量不一，对砂轮的损耗加大，影响合格率。
发明内容
为解决上述问题，本滚齿加工方法选择在热处理工序进行前对齿轮加工状态进行精密处理。
本发明提供一种变速箱输出轴滚齿的加工方法，包括如下步骤：
S1.确认工件图纸，明确加工需求：
检查齿坯状态选择合适工装夹具及符合加工需求的滚齿刀具；
S2.更换安装输出轴的滚齿夹具本体及滚刀安装：
用千分表调整夹具安装精度，端面跳动0.003mm；机床另侧上顶尖与下方夹具同轴度在0.005mm以内；安装滚刀时装夹完成后保证回转精度在0.002mm以内；
S3.编辑零件加工程序：
确定应加工齿轮各项参数；选择加工方式；设置加工次数；设置鼓形量；设置修缘量；设置公法线加工预留余量；
S4.运行加工程序进行加工，加工后检测工件精度。
进一步，更换安装输出轴的滚齿夹具本体时，检查滚齿机床工作台和夹具连接面，确保之中无脏污垢以及更换夹具产生的凸起点。
进一步，齿轮各项参数包括齿轮齿数值、螺旋角螺旋方向、模数、压力角、齿顶和齿根圆直径及齿轮公法线。
进一步，齿轮加工采用径向加工和轴向加工两种方式，根据夹具装夹完成时滚刀加工过程是否发生干涉选择加工方式。
进一步，设置加工次数时，包括设置粗开加工次数和精修加工次数，根据齿轮模数来判断各加工次数。
进一步，鼓形量大小根据齿轮模数和齿顶直径进行设置，设置范围在10微米～40微米。
进一步，根据设置的鼓形量进行齿轮鼓形滚齿加工时，通过滚刀在向加工方向进给时改变工件的回转速度进行加工。
进一步，设置修缘量时，根据工艺要求设定齿顶修缘起始点位置，齿顶修缘范围为齿顶修缘起始点到渐开线终止点，首先在滚齿机加工程序中对修缘量大小设置，设定机床通过更改加大滚刀螺旋进给角度，沿加工方向加工到齿顶修缘起始点加工出齿顶修缘。
进一步，修缘量范围在0.008mm以内。
进一步，所述公法线加工预留余量为滚齿加工时，对后序加工预留的精磨余量，根据齿形轮廓的特殊要求预留。
本发明的有益效果为：
(1)日常中滚齿加工技术虽然可以满足所加工齿轮的后续加工需求但对后续齿轮高温淬火工序要求严格，热处理后工件在加工变动量方面有不稳定因素影响，此方法可以提前解决变形等不稳定因素。
(2)使用本发明的加工方法，可以有效应对后续磨齿、剃齿、珩齿工序中工件的加工问题，对于磨齿加工(剃齿、珩齿加工等)齿形鼓形修形及齿向倾斜，齿顶部分的修缘处理创造有利条件。
(3)使用本发明的加工方法，可以降低后续加工的反调次数以及提升加工零件的合格率。
附图说明
图1为常见圆柱形齿轮滚齿后渐开线测量结果示意图(上方为左右齿面齿形轮廓示意图，下方为左右齿面齿向示意图)。
图2为本方法对输出轴齿轮滚齿加工测量结果示意图(上方为左右齿面齿形轮廓示意图，下方为左右齿面齿向示意图)。
图3为输出轴装夹及加工方式示意。
图4为输出轴工件示意图。
图5为齿轮加工参数图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
本发明提供一种变速箱输出轴滚齿的加工方法，包括如下步骤：
S1.确认工件图纸，明确加工需求：
检查齿坯状态选择合适工装夹具及符合加工需求的滚齿刀具；
S2.更换安装输出轴的滚齿夹具本体及滚刀安装：
用千分表调整夹具安装精度控制在径向跳动0.002mm，端面跳动0.003mm；机床另侧上顶尖与下方夹具同轴度在0.005mm以内；安装滚刀时装夹完成后保证回转精度在0.002mm以内；
S3.编辑零件加工程序：
确定应加工齿轮各项参数；选择加工方式；设置加工次数；设置鼓形量；设置修缘量；设置公法线加工预留余量；
S4.运行加工程序进行加工，加工后检测工件精度。
更换安装输出轴的滚齿夹具本体时，检查滚齿机床工作台和夹具连接面，确保之中无脏污垢以及更换夹具产生的凸起点。
齿轮各项参数包括齿轮齿数值、螺旋角螺旋方向、模数、压力角、齿顶和齿根圆直径及齿轮公法线。
齿轮加工采用径向加工和轴向加工两种方式，根据夹具装夹完成时滚刀加工过程是否发生干涉选择加工方式。
设置加工次数时，包括设置粗开加工次数和精修加工次数，根据齿轮模数来判断各加工次数。
鼓形量大小根据齿轮模数和齿顶直径进行设置，设置范围在10微米～40微米。
根据设置的鼓形量进行齿轮鼓形滚齿加工时，通过滚刀在向加工方向进给时改变工件的回转速度进行加工。
设置修缘量时，根据工艺要求设定齿顶修缘起始点位置，齿顶修缘范围为齿顶修缘起始点到渐开线终止点，首先在滚齿机加工程序中对修缘量大小设置，设定机床通过更改加大滚刀螺旋进给角度，沿加工方向加工到齿顶修缘起始点加工出齿顶修缘。
修缘量范围在0.008mm以内。
所述公法线加工预留余量为滚齿加工时，对后序加工预留的精磨余量，根据齿形轮廓的特殊要求预留。
实施例1.
本实施例提供一种变速箱输出轴滚齿的加工方法，包括如下步骤：
S1.确认工件图纸，明确加工需求：
检查齿坯状态选择合适工装夹具及符合加工需求的滚齿刀具，本实施例输出轴(如图4)在夹具选择中应优先选择两端中心孔定位端驱夹具(如图3所示)原因在于后续轴径精磨工艺以两端中心孔为定位基准，此次滚齿工序可以保证两工序进行时不存在定位误差。
S2.更换安装输出轴的滚齿夹具本体及滚刀安装：
注意安装过程中检查滚齿机床工作台和夹具连接面，确保之中无脏污垢以及更换夹具产生的凸起点，如有需用专业工具修整。用千分表来调整夹具安装精度控制在径向跳动0.002mm，端面跳动0.003mm，安装机床另侧上顶尖(如图3所示)保证与下方夹具同轴度在0.005mm之内。安装滚刀应确定滚刀加工方向保证刀轴与滚刀配合精度，装夹完成后需要保证回转精度在0.002mm以内。
S3.编辑零件加工程序：
确定应加工齿轮各项参数。如图5所示为实施例的应加工齿轮基本参数图，在数控滚齿机床中输入加工齿轮齿数值，螺旋角螺旋方向、模数、压力角、齿顶和齿根圆直径及齿轮公法线等参数值。
选择加工方式。齿轮加工可以采用径向加工和轴向加工两种方式，两种加工方式区别在于加工方向不同，径向加工进给时接触面较大需将加工进给量减小，而轴向进给滚刀接触面较均匀可以加大进给量，可根据夹具装夹完成时滚刀加工过程是否发生干涉选择加工方式和加工方向。本实施例中齿轮加工采用如图3所示的轴向加工方式。
设置加工次数。根据图5所示应加工齿轮模数为2.59来判断可进行两次切削加工，分别为粗开加工和精修加工(模数大于5时需增加粗开加工次数)，粗开加工预留0.2mm精加工余量，机床设置滚齿加工时滚刀的出刀量(通常为设置为略大于加工齿宽)，回转速度设置为2.2mm/TR，进给速度设置为180m/min。
设置鼓形量。增加加工输出轴齿轮齿形轮廓鼓形，齿轮鼓形可以改善齿轮的接触状况，使受力均匀，噪音下降。根据ISO标准通常设置10-40微米，鼓形量大小根据齿轮参数定义，如图5所示，因本次加工输出轴齿轮齿数较多，模数较小，所以左右齿面各加工5μm鼓形量，且此处滚齿加工鼓形需应对后续热处理变形留有一定变形量所以在滚齿加工输出轴齿轮左右齿面均加工5μm的鼓形量。齿轮鼓形滚齿加工是通过滚刀在向加工方向进给时改变工件的回转速度来进行的，是一个由慢到快再到慢的过程，在滚刀与输出轴齿轮做轴向切削时，参照图2中加工程序中给出评定范围为齿形的80％(80％为测量鼓形评定范围)，设置鼓形进给量10μm(为左右齿面鼓形和)更改加工参数，将回转速度调整到1.1mm/TR，进给速度设置为150m/min来满足齿轮鼓形量滚齿加工。
设置修缘量。齿顶修缘量通常为几微米到几十微米，每个齿轮加工是会产生0.01mm的弹性扭曲和0.008mm的最大周节差，因此通常修缘量都在0.008以内。本实施例中设置加工齿轮齿顶修缘量为0.005mm。如图2所示，根据工艺要求设定H P点(齿顶修缘起始点)位置，齿顶修缘范围为H P点到EAP点(渐开线终止点)，首先在滚齿机加工程序中对修缘量大小设置，设定机床通过更改加大滚刀螺旋进给角度，沿加工方向加工到HP点加工出齿顶修缘(修缘量很小所以对滚刀安装需求更加严格)。
设置公法线加工预留余量。滚齿加工需对后序预留精磨余量，本方法加工对齿轮左右齿面预留0.1mm余量，参照图5的公法线长度再留出0.1mm余量，将公法线加工到28.273±0.015mm。对于磨削余量大小，我们需要根据齿形轮廓的特殊要求预留，本实施例预留左右齿面0.1mm，是因后序精磨齿轮加工需要粗磨与精磨两次加工，根据齿形特殊鼓形和修缘，预留两次同等的磨削余量。
S4.运行加工程序进行加工，加工后检测工件精度。
本实施例中滚齿加工方法加工后测量齿轮齿形齿向结果如图2所示，未经优化工艺后滚齿加工测量结果如图1所示，本滚齿加工方法在热处理淬火工艺前对齿轮轮廓表面进行优化处理，增加了齿形的鼓形量，方便于后续工序修磨齿形鼓形，解决修磨量不均，砂轮磨损量大的问题。
Claims (10)
1.一种变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1.确认工件图纸，明确加工需求：
检查齿坯状态选择合适工装夹具及符合加工需求的滚齿刀具；
S2.更换安装输出轴的滚齿夹具本体及滚刀安装：
用千分表调整夹具安装精度；机床另侧上顶尖与下方夹具同轴度在0.005mm以内；安装滚刀时装夹完成后保证回转精度在0.002mm以内；
S3.编辑零件加工程序：
确定应加工齿轮各项参数；选择加工方式；设置加工次数；设置鼓形量；设置修缘量；设置公法线加工预留余量；
S4.运行加工程序进行加工，加工后检测工件精度。
2.根据权利要求1所述的变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，所述更换安装输出轴的滚齿夹具本体时，检查滚齿机床工作台和夹具连接面，确保之中无脏污垢以及更换夹具产生的凸起点。
3.根据权利要求1所述的变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，所述齿轮各项参数包括齿轮齿数值、螺旋角螺旋方向、模数、压力角、齿顶和齿根圆直径及齿轮公法线。
4.根据权利要求1所述的变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，齿轮加工采用径向加工和轴向加工两种方式，根据夹具装夹完成时滚刀加工过程是否发生干涉选择加工方式。
5.根据权利要求1所述的变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，设置加工次数时，包括设置粗开加工次数和精修加工次数，根据齿轮模数来判断各加工次数。
6.根据权利要求1所述的变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，所述鼓形量大小根据齿轮模数和齿顶直径进行设置，设置范围在10微米～40微米。
7.根据权利要求6所述的变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，根据设置的鼓形量进行齿轮鼓形滚齿加工时，通过滚刀向加工方向进给时改变工件的回转速度进行加工。
8.根据权利要求1所述的变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，设置修缘量时，根据工艺要求设定齿顶修缘起始点位置，齿顶修缘范围为齿顶修缘起始点到渐开线终止点，首先在滚齿机加工程序中对修缘量大小设置，设定机床通过更改滚刀螺旋进给角度，沿加工方向加工到齿顶修缘起始点加工出齿顶修缘。
9.根据权利要求8所述的变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，修缘量范围在0.008mm以内。
10.根据权利要求1所述的变速箱输出轴滚齿的加工方法，其特征在于，所述公法线加工预留余量为滚齿加工时，对后序加工预留的精磨余量，根据齿形轮廓的特殊要求预留。
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