CN101214563A - 对内斜齿轮的螺旋拉削方法 - Google Patents

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CN101214563A CNA2007101732558A CN200710173255A CN101214563A CN 101214563 A CN101214563 A CN 101214563A CN A2007101732558 A CNA2007101732558 A CN A2007101732558A CN 200710173255 A CN200710173255 A CN 200710173255A CN 101214563 A CN101214563 A CN 101214563A
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许建兴
陈晓彤
陈炜
汤雪峰
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Abstract

本发明公开一种机械加工技术领域的对内斜齿轮的螺旋拉削方法，首先对螺旋拉刀的基本参数调整，然后进行刀具修磨、机加工过程控制，最后进行去毛工艺，所述螺旋拉刀的基本参数调整，其中螺旋拉刀的前角为18°，螺旋拉刀的后角为3°，校正齿后角为1°30′。本发明方法降低了切削负荷和切削振动，提高了拉刀使用寿命，实现了传统机械加工产品无法达到的齿轮精度。并使检测合格率由原先60％提高到92％。

Description

对内斜齿轮的螺旋拉削方法
技术领域
本发明涉及一种机械加工技术领域的拉削方法，具体是一种对内斜齿轮的螺旋拉削方法。
背景技术
螺旋拉削是一种高精度、高效率、高复杂程度可最终成型的机械加工方法，在汽车齿轮制造业常被用来加工内斜齿轮和内齿圈。现有的数控螺旋拉床，针对齿向误差等螺旋角的控制方式，可以在机床的数控程序中进行自动演算控制；但只从程序上进行修正，却很难达到调节齿向角度的目的。而且容易产生平均齿向角度误差均有部分超差，齿根断裂现象，齿面毛刺等问题，使产品合格率只在合格率60％左右，必须加以改进以提高工艺质量。
经对现有技术文献的检索发现，中国专利申请号：CN93103733.6名称为：直齿斜齿两用插齿机。该专利是一种采用差动方法加工内外斜齿轮的插齿机，解决了斜齿轮，特别是内斜齿轮难于插削的问题。该专利是用一条差动传动链将插齿刀主轴的往复直线运动与旋转运动联系起来，从而实现插齿刀的附加转动。但是该专利是采用传统的机械加工，以较低的切削速度实现的。无法达到自动变速器等内齿套的高效高精度要求的齿加工精度。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种对内斜齿轮的螺旋拉削方法，使其有效降低切削负荷和切削振动，提高拉刀使用寿命，实现了传统机械加工产品无法达到的齿轮精度。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明通过对螺旋拉刀的基本参数的调整，在工艺过程中增加去毛工艺、刀具修磨步骤来确保保证工件要求的精度及表面粗糙度。具体步骤为：螺旋拉刀的基本参数调整，刀具修磨，机加工过程控制，去毛工艺。
所述螺旋拉刀的基本参数调整，其参数包括螺旋拉刀的前角、螺旋拉刀的后角、校正齿后角、齿升量、拉削长度、拉削速度以及齿向修正量。
所述螺旋拉刀的前角为18°，螺旋拉刀的后角为3°，校正齿后角为1°30′。拉刀前角对加工表面质量影响较大，一般根据加工材料性质选择前角，前角大有利于提高加工质量和提高刀具耐用度，但对强度、硬度高的工件材料，前角应小一些，以保证刀齿有足够强度。后角主要根据拉刀的类型和工件所需的精度确定；在选择后角时，除考虑拉刀耐用度外，还必须考虑在尽可能长的使用时间内保持拉刀的尺寸精度，因此后角宜取较小数值，使拉刀齿在修磨后尽可能减少金属的粘附，提高拉刀的使用寿命。
所述齿升量调整，具体为：粗拉齿型刀齿升量为0.05mm，精拉齿型刀齿升量为0mm～0.04mm。合理的齿升量选择对拉刀十分重要，因齿升量直接影响拉削表面质量、拉削力和刀具耐用度。精拉齿升主要考虑拉削后表面有较低的粗糙度要求，以及较小的硬化程度和深度。
所述拉削长度，调整为1350mm。
所述拉削速度调整，具体为：粗拉速度为7m/min，精拉速度为3m/min，回程速度为9.5m/min，最大行程为1700mm。在拉刀的切削用量中，只有拉削速度是能进行调整的因素，拉削速度不仅直接影响生产率，而且对拉刀寿命和工件表面质量也有相当大的影响。
所述齿向修正量，根据变形量来修正齿向，具体为：当拉刀的模数为1.27mm，压力角为20°，齿数为83牙，螺旋角为20°左转时，原拉刀的齿向修正量为6um±7um，调整后，拉刀的齿向修正量为6um±7.5um；当拉刀的模数为1.18mm，压力角为18.5°，齿数为89牙，螺旋角为20.5°左转时，原拉刀的齿向修正量为5um±7um，调整后，拉刀的齿向修正量为34um±7.5um；当拉刀的模数为1.35mm，压力角为19.25°，齿数为89牙，螺旋角为19°左转时，原拉刀的齿向修正量为6um±7um，调整后，拉刀的齿向修正量为7um±7.5um；当拉刀的模数为1.20mm，压力角为17.5°，齿数为103牙，螺旋角为19°右转时，原拉刀的齿向修正量为8um±7um，调整后，拉刀的齿向修正量为8um±7.5um。以上所述的原拉刀指采取原工艺方法时使用的拉刀。
所述刀具修磨，是指：根据具体零件的齿根部要求，对原拉刀粗拉部的刃口形状进行修整：
①.拉刀刃口圆弧尺寸与齿形结合部增加5°过渡面。
②.控制拉刀刃口圆弧尺寸的切点位置。控制输出内齿圈拉刀刃口圆弧与5°过渡面切点的拉刀直径Φ116.121mm、拉刀刃口齿顶圆直径Φ116.970mm；控制输入内齿圈拉刀刃口圆弧与5°过渡面切点的拉刀直径Φ115.316mm、拉刀刃口齿顶圆直径Φ116.820mm；控制主减速齿圈拉刀刃口圆弧与5°过渡面切点的拉刀直径Φ131.256mm、拉刀刃口齿顶圆直径Φ132.105mm。
③.通过调整拉刀粗拉部与精拉部之间的定位滑块，确保二部分位置公差在0.0025mm～0.005mm以内。
在对零件进行试拉、检测后，解决了齿轮根部在螺旋拉削时凹凸台阶等不连续几何形状，克服了因应力集中而产生的齿根裂纹和断裂现象。
所述机加工过程控制，是指：零件置于机床中按要求进行加工，此部分操作采用现有技术实现。
所述去毛工艺，是指：在原有工艺中新增去毛工艺，采用金刚轧轮对零件内齿轮进行啮合，以机械方式去除零件中间毛刺和端面毛刺。
与现有技术相比，本发明方法降低了切削负荷和切削振动，提高了拉刀使用寿命，实现了传统机械加工产品无法达到的齿轮精度。并使检测合格率由原先60％提高到92％。
具体实施方式
下面对本发明的实施例作详细说明：本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。
以下实施例中，螺旋拉刀的前角为18°，螺旋拉刀的后角为3°，校正齿后角为1°30′，粗拉齿型刀齿升量为0.05mm，精拉齿型刀齿升量为0mm～0.04mm，拉削长度调整为1350mm，粗拉速度为7m/min，精拉速度为3m/min，回程速度为9.5m/min，最大行程为1700mm。其他没有说明的参数，发明内容中有说明的，与发明内容中相同。
所述刀具修磨，其中：①.拉刀刃口圆弧尺寸与齿形结合部增加5°过渡面。拉刀刃口圆弧R为0.4mm～0.6mm。②.控制拉刀刃口圆弧尺寸的切点位置。控制输出内齿圈拉刀刃口圆弧与5°过渡面切点的拉刀直径Φ116.121mm、拉刀刃口齿顶圆直径Φ116.970mm；控制输入内齿圈拉刀刃口圆弧与5°过渡面切点的拉刀直径Φ115.316mm、拉刀刃口齿顶圆直径Φ116.820mm；控制主减速齿圈拉刀刃口圆弧与5°过渡面切点的拉刀直径Φ131.256mm 、拉刀刃口齿顶圆直径Φ132.105mm。③.通过调整拉刀粗拉部与精拉部之间的定位滑块，确保二部分位置公差在0.0025mm～0.005mm以内。
实例一：
零件名称：输出内齿圈
加工零件材料：SAE5130H
拉刀的基本参数调整：齿向修正量6um±7um调整到6um±7.5um。
改进前后零件齿向角度误差结果见表一：
零件名称     100件平均齿向角度误差fHβ(单位：um)
    改进前  改进后
    左   右  左    右
输出内齿圈     -5.1 -21     15.24   -4.8 -19 -11.56  1.2 -5.8  -3.56    -0.2 -5.6 -1.47
刀具修磨：齿根全圆弧(0.4mm～0.6mm)尺寸与齿形结合部增加5°过渡面，调整切点位置，调整装配间隙。
去毛工艺：原工艺中新增去毛工艺。
改进前后零件毛刺INTRA啮合仪检测结果见表二：
零件名称 20件平均毛刺NICK(单位：mm)
改进前 改进后
中间毛刺 合格率 端面毛刺 合格率 中间毛刺 合格率 端面毛刺 合格率
输出内齿圈 0.0334 83.20％ 0.0478 78.50％ 0.0184 93.60％ 0.017 89.40％
实例二：
零件名称：输入内齿圈
加工零件材料：SAE5130H
拉刀的基本参数调整：齿向修正量5um±7um调整到34um±7.5um。
改进前后零件齿向角度误差结果见表三：
零件名称   100件平均齿向角度误差fHβ(单位：um)
  改进前   改进后
  左   右   左   右
  输入内齿圈   -37.4   -40.4   -39.54   -65.8   -61.2   -63.84   -31.8   -36.8   -34.31   -40.7   -48.1   -46.62
刀具修磨：齿根全圆弧(0.4mm～0.6mm)尺寸与齿形结合部增加5°过渡面，调整切点位置，调整装配间隙。
去毛工艺：原工艺中新增去毛工艺。
改进前后零件毛刺INTRA啮合仪检测结果见表四：
零件名称   20件平均毛刺NICK(单位：mm)
  改进前   改进后
  中间毛刺   合格率   端面毛刺   合格率   中间毛刺   合格率   端面毛刺   合格率
  输入内齿圈   0.0309   86.20％   0.0434   76.40％   0.0109   91.50％   0.0225   92.10％
实例三：
零件名称：主减速齿圈
加工零件材料：SAE5130H
拉刀的基本参数调整：齿向修正量6um±7um调整到7um±7.5um。
改进前后零件齿向角度误差结果见表五：
零件名称   100件平均齿向角度误差fHβ(单位：um)
  改进前   改进后
  左   右   左   右
  主减速齿圈   -2.2   3.6   0.5   4.5   17.9   10.38   -4.2   1.6   -3.24   0.2   7.2   6.42
刀具修磨：增加5°过渡面，调整切点位置，调整装配间隙。
去毛工艺：原工艺中新增去毛工艺。
改进前后零件毛刺INTRA啮合仪检测结果见表六：
零件名称                                    20件平均毛刺NICK(单位：mm)
                   改进前                    改进后
  中间毛束 合格率 端面毛刺 合格率 中间毛刺 合格率 端面毛刺 合格率
主减速齿圈   0.0456 67.40％ 0.057 53.70％ 0.0213 82.70％ 0.0158 86.20％

Claims (7)

1.一种对内斜齿轮的螺旋拉削方法，其特征在于，首先对螺旋拉刀的基本参数调整，然后进行刀具修磨、机加工过程控制，最后进行去毛工艺，所述螺旋拉刀选用的参数为：螺旋拉刀的前角为18°，螺旋拉刀的后角为3°，校正齿后角为1°30′。
2.根据权利要求1所述的对内斜齿轮的螺旋拉削方法，其特征是，所述螺旋拉刀选用的参数为：其中齿升量调整为：粗拉齿型刀齿升量为0.05mm，精拉齿型刀齿升量为0mm～0.04mm。
3.根据权利要求1或2所述的对内斜齿轮的螺旋拉削方法，其特征是，所述螺旋拉刀选用的参数为：其中拉削长度调整为1350mm。
4.根据权利要求1或2所述的对内斜齿轮的螺旋拉削方法，其特征是，所述螺旋拉刀选用的参数为：其中拉削速度调整为：粗拉速度为7m/min，精拉速度为3m/min，回程速度为9.5m/min，最大行程为1700mm。
5.根据权利要求1或2所述的对内斜齿轮的螺旋拉削方法，其特征是，所述螺旋拉刀选用的参数为：其中齿向修正量具体为：
当拉刀的模数为1.27mm，压力角为20°，齿数为83牙，螺旋角为20°，螺旋方向为左转时，齿向修正量为6um±7.5um；
当拉刀的模数为1.18mm，压力角为18.5°，齿数为89牙，螺旋角为20.5°，螺旋方向为左转时，齿向修正量为34um±7.5um；
当拉刀的模数为1.35mm，压力角为19.25°，齿数为89牙，螺旋角为19°，螺旋方向为左转时，齿向修正量为7um±7.5um；
当拉刀的模数为1.20mm，压力角为17.5°，齿数为103牙，螺旋角为19°，螺旋方向为右转时，齿向修正量为8um±7.5um。
6.根据权利要求1所述的对内斜齿轮的螺旋拉削方法，其特征是，所述刀具修磨，是指：根据具体零件的齿根部要求，对原拉刀粗拉部的刃口形状进行修整：
①.拉刀刃口圆弧尺寸与齿形结合部增加5°过渡面；
②.控制拉刀刃口圆弧尺寸的切点位置：控制输出内齿圈拉刀刃口圆弧与5°过渡面切点的拉刀直径Φ116.121mm、拉刀刃口齿顶圆直径Φ116.970mm；控制输入内齿圈拉刀刃口圆弧与5°过渡面切点的拉刀直径Φ115.316mm、拉刀刃口齿顶圆直径Φ116.820mm；控制主减速齿圈拉刀刃口圆弧与5°过渡面切点的拉刀直径Φ131.256mm、拉刀刃口齿顶圆直径Φ132.105mm；
③.通过调整拉刀粗拉部与精拉部之间的定位滑块，确保二部分位置公差在0.0025mm～0.005mm以内。
7.根据权利要求1所述的对内斜齿轮的螺旋拉削方法，其特征是，所述去毛工艺，是指：采用金刚轧轮对零件内齿轮进行啮合，以机械方式去除零件中间毛刺和端面毛刺。
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