專利名稱：齒輪精密熱滾擠碾機(jī)及其加工的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種齒輪精密熱滾擠碾機(jī)及其加工的方法。
背景技術(shù)：
齒輪是機(jī)械設(shè)備中重要的動力傳動零件，其應(yīng)用極為廣泛。在國內(nèi)傳 統(tǒng)的齒輪加工中，廣泛采用的是滾(插)齒一剃齒一熱處理一精加工工藝。 而要獲得高精度的硬齒面齒輪，通常采用精加工的方法有珩齒、磨齒、 硬齒面精剃、硬面齒輪滾齒等。
珩齒雖然效率髙、表面質(zhì)量好、無燒傷，可消除齒輪硬齒面滾、插后 其表面的粗糙度及因輕微磕碰而造成的齒面毛刺和劃痕，在一定程度上也 能糾正齒向和齒形的局部誤差，但由于珩磨輪的精度是提髙絎齒精度的關(guān) 鍵，而高精度珩磨輪的制造與修磨則比較困難，在應(yīng)用中有一定的局限性。
硬齒面滾齒是一種采用硬質(zhì)合金滾刀進(jìn)行硬齒面滾削以修正熱處理變 形、提高齒輪精度的方法。這種方法在刮削加工過程中，存在刮削力大、 振動、刮刀蹦刃等現(xiàn)象，并且刮刀重磨誤差大。因此這種方法不適合大批 量齒輪生產(chǎn)， 一般用來代替粗磨齒以減少精磨齒的磨削余量以提高效率。
硬齒面精剃是一項比較成熟的工藝。以前都用于熱處理前的軟齒面齒 輪精加工。近年來在國內(nèi)推出了采用硬質(zhì)合金剃齒刀加工的硬齒面剃齒法，
主要用于硬度為HRC50左右的中硬齒面加工，采用單刃型硬質(zhì)合金剃齒 刀加工硬齒面，其切削能力大致相當(dāng)于普通剃齒刀加工軟齒面的能力。但 是，剃齒刀在加工時接觸壓力大，對于齒面硬度高達(dá)HRC60左右的齒輪加 工，不能采用剃齒法。而且剃齒刀制造復(fù)雜，價格較貴，剃前工件的誤差 對剃齒精度影響很大。
磨齒是獲得高精度齒輪最可靠的方法，也是現(xiàn)在獲得高精度硬齒面齒 輪的主要加工手段。但由于磨齒機(jī)價格貴，制造成本高等原因，致使其在 齒輪生產(chǎn)中的應(yīng)用受到了限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種經(jīng)濟(jì)實用、誤差小、精度高，且適用大批量 生產(chǎn)的齒輪精密熱滾擠碾機(jī)；本發(fā)明的另一個目的是提供一種利用齒輪精 密熱滾擠碾機(jī)對齒輪進(jìn)行熱滾擠加工的方法，它能夠在齒輪熱處理的過程 中，直接加入精加工工序，在齒輪受熱的狀態(tài)下，對其進(jìn)行熱滾擠，使其 產(chǎn)生熱塑性變形，從而達(dá)到提高加工精度和表面質(zhì)量的目的。
其技術(shù)方案是
一種齒輪精密熱滾擠碾機(jī)，其特征在于包括第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)、 第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)、工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)、升降機(jī)構(gòu)、第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)、 第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)、油箱和溫度控制裝置及機(jī)架；
第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)自上而下由伺服電機(jī)、減速器、電磁離合器、過 濾連接座、萬向聯(lián)軸器、主軸、上軸承座、滾齒模和下軸承座依次連接構(gòu) 成；
第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)自上而下由伺服電機(jī)、減速器、萬向聯(lián)軸器、主 軸、上軸承座、滾齒模和下軸承座依次連接構(gòu)成；
工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)自上而下由氣缸或液壓缸、芯棒軸承座滑塊、芯棒、 卸料板、工件和工件軸承座依次連接構(gòu)成；
升降機(jī)構(gòu)由液壓缸、滑塊和滑塊軌道構(gòu)成；
第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)和第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)分別由伺服電機(jī)、減速器、一 對錐齒輪、絲桿、絲桿座、絲桿螺母、推架和導(dǎo)軌調(diào)節(jié)板依次連接構(gòu)成；
機(jī)架跨設(shè)在油箱的兩側(cè)，升降機(jī)構(gòu)中的滑塊安裝在機(jī)架兩側(cè)設(shè)置的滑 塊軌道上，并與固定在機(jī)架上的液壓缸的活塞桿連接；滑塊上自左向右依 次豎向懸吊第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)、工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)和第二滾齒模傳動機(jī) 構(gòu)，且第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的滾齒模分別對稱置 于工件的兩側(cè)；
滑塊下部兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)和第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)，第一 絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)中的推架的上、下臂分別與第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的上軸承 座和下軸承座連接固定；第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)中的推架的上、下臂分別與第 一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的上軸承座和下軸承座連接固定。
一種利用齒輪精密熱滾擠碾機(jī)對齒輪迸行熱滾擠加工的方法，其特征 在于其熱滾擠的工藝步驟
A. 加熱工件，隨即快速油淬，得到熱力學(xué)不穩(wěn)定的亞穩(wěn)奧氏體組織；
B. 工件在快速油淬過程中與滾齒模展幵滾擠，使齒面發(fā)生塑性變形， 得到所需的尺寸精度和表面精度；
C. 工件在低溫油中繼續(xù)滾擠，減少奧氏體穩(wěn)定化的影響，減少殘余奧 氏體數(shù)量，得到堅硬的馬氏體組織，獲得高的尺寸穩(wěn)定性。
其技術(shù)效果是本發(fā)明的齒輪精密熱滾擠碾機(jī)由于采用精密數(shù)控四軸 聯(lián)動且各軸獨立變速的驅(qū)動方式，將齒輪的熱處理和精加工、淬火工藝合 為一體，因此，使得高精度硬齒面齒輪的生產(chǎn)過程較之現(xiàn)有的珩齒、磨齒、 硬齒面精剃、硬面齒輪滾齒等設(shè)備，更為先進(jìn)、合理和科學(xué)，是一種經(jīng)濟(jì)實用、誤差小、適用大批量生產(chǎn)的、高效、高精度、無切削的精密齒輪加 工設(shè)備。同時，本發(fā)明利用齒輪精密熱滾擠碾機(jī)對齒輪進(jìn)行熱滾擠加工的 方法，在齒輪熱處理的過程中，直接加入精加工工序，在齒輪受熱的狀態(tài) 下，對其迸行熱滾擠，使其產(chǎn)生熱塑性變形，從而獲得高精度和表面質(zhì)量 的齒輪，與現(xiàn)有的珩齒、磨齒、硬齒面精剃、硬面齒輪滾齒等加工工藝相 比，其大大簡化了工藝過程，節(jié)省了加工時間，提高了勞動生產(chǎn)率，


圖1為本發(fā)明齒輪精密熱滾擠碾機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2為滾齒模結(jié)構(gòu)示意圖-, 圖3為齒輪熱滾擠加工過程圖。
具體實施例方式
如圖1所示， 一種齒輪精密熱滾擠碾機(jī)，由第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)l、第 二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)5、工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)6、升降機(jī)構(gòu)4、第一絲桿推進(jìn)機(jī) 構(gòu)7、第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)14、油箱13和溫度控制裝置及機(jī)架2組成。機(jī)架 跨設(shè)在油箱的兩側(cè)，升降機(jī)構(gòu)中的滑塊42安裝在機(jī)架兩側(cè)設(shè)置的滑塊軌道 上，并與固定在機(jī)架上的液壓缸41的活塞桿連接。滑塊上自左向右依次豎 向懸吊第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)、工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)。
第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)l自上而下由伺服電機(jī)111、減速器112、電磁離 合器113、過濾連接座114、萬向聯(lián)軸器115、主軸116、上軸承座117、滾 齒模118和下軸承座119依次連接構(gòu)成。
第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)5自上而下由伺服電機(jī)、減速器、萬向聯(lián)軸器、 主軸、上軸承座、滾齒模和下軸承座依次連接構(gòu)成。
工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)6自上而下由氣缸或液壓缸6K芯棒軸承座滑塊62、 芯棒63、卸料板64、工件65、工件軸承座66依次連接構(gòu)成。第一滾齒模 傳動機(jī)構(gòu)和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的滾齒模對稱置于工件的兩側(cè)。由于在 滾齒模與工件對滾擠過程中，工件要產(chǎn)生軸向的塑性延伸，其兩側(cè)端面就 會出現(xiàn)毛邊，為使工件表面光滑平整，在滾齒模的上下兩端面上設(shè)置有限 位輪110 (見圖2)，從而使齒輪在碾壓過程輪坯在軸向的塑性延伸可以得 到控制。
滑塊下部兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置有第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)7和第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)14。 第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)7由伺服電機(jī)、減速器、 一對錐齒輪、絲桿、絲桿座、 絲桿螺母、推架和導(dǎo)軌調(diào)節(jié)板依次連接構(gòu)成。伺服電機(jī)71連接減速器72， 減速器與錐齒輪73連接，連接在絲桿76上的錐齒輪74與錐齒輪73嚙合， 絲桿的另一端穿過固定在導(dǎo)軌調(diào)節(jié)板77端的絲桿座75，與固定在推架79
上的絲桿螺母78連接，推架設(shè)置在導(dǎo)軌調(diào)節(jié)板的導(dǎo)軌上，推架的上、下臂 分別與第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的上軸承座和下軸承座連接固定。
第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)14的結(jié)構(gòu)與第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)7的結(jié)構(gòu)完全相同'。 其推架的上、下臂分別與第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)1中的上軸承座117和下軸 承座119連接固定。
油箱13內(nèi)設(shè)有加熱器和油溫傳感器，油箱內(nèi)的介質(zhì)油通過進(jìn)出管道與 設(shè)置在油箱外的冷卻器、電磁閥和蓄油池及油泵構(gòu)成回路。當(dāng)油箱內(nèi)油溫 低于所歸定的溫度下限時，加熱器3就幵始加溫，當(dāng)油溫傳感器12顯示油 溫高于所要求的溫度上限時，油泵8就幵始從蓄油池9中抽取經(jīng)冷卻器11 降溫過的油注入油箱中，保證工件在恒定溫度范圍內(nèi)的油中滾擠，從而也 保證了工件尺寸精度的穩(wěn)定性。
其工作過程及齒輪熱滾擠加工方法見圖3，將工件在高頻爐中快速加 熱到900。C左右(不同的材料溫度有區(qū)別)，使齒面組織奧氏體化(a—b)， 取出并夾緊在工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)6上，升降機(jī)構(gòu)中的液壓油缸快速推動滑 塊下移，滑塊帶動工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)上的工件，迅速進(jìn)入油箱淬火油溫為 20(TC左右的油中冷卻(b—c)，并等溫保持(c一d)。在等溫保持過程中， 第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)和第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)7工作，第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)的 滾齒模作為主動輪，靠近并帶動工件轉(zhuǎn)動。第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)的滾齒模 在第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)的作用下只作直線運(yùn)動，作為被動輪靠近工件，當(dāng)與 工件嚙合后，第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的電磁離合器吸合，在伺服電機(jī)的控 制下開始用相同的速度帶動滾齒模轉(zhuǎn)動。這時，第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的 滾齒模與第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)的滾齒模同時作為主動輪，既轉(zhuǎn)動又緩慢進(jìn) 給擠壓嚙合工件，使工件的擠壓面塑性變形。同時正、反轉(zhuǎn)，使齒形兩側(cè) 工作面均勻塑性變形，形成齒輪。由于工件在高溫下有膨脹余量，隨著溫 度的不斷下降，膨脹量也隨著減小，所以第一和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的 兩個滾齒模擠壓工件時也應(yīng)根據(jù)膨脹量的變化不斷調(diào)整進(jìn)給量。當(dāng)工件與 滾齒模中心距達(dá)到規(guī)定的距離要求時，第一和第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)隨即停止 直線進(jìn)給，并在恒定溫度范圍的低溫油中(c一d)，加速第一和第二滾齒模 傳動機(jī)構(gòu)的滾齒模正、反轉(zhuǎn)動速度，使齒輪達(dá)到高質(zhì)量的齒面組織性能和 高精度幾何形狀。然后，第一和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)停止轉(zhuǎn)動，第一和第 二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)反向退出，使兩個滾齒模同時脫離工件，升降機(jī)構(gòu)中的液 壓油缸帶動滑塊上升復(fù)位。工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)中的氣缸或液壓缸也帶動芯 棒和工件上升復(fù)位，上升過程中工件碰撞卸料板64，脫離芯棒，取下工件， 修正滾擠中由于材料流動在齒頂產(chǎn)生的巻邊，就完成了工件的精加工。
權(quán)利要求
1、一種齒輪精密熱滾擠碾機(jī)，其特征在于包括第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(1)、第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(5)、工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)(6)、升降機(jī)構(gòu)(4)、第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)(7)、第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)(14)、油箱(13)和溫度控制裝置及機(jī)架(2)；第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(1)自上而下由伺服電機(jī)、減速器、電磁離合器、過濾連接座、萬向聯(lián)軸器、主軸、上軸承座、滾齒模和下軸承座依次連接構(gòu)成；第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(5)自上而下由伺服電機(jī)、減速器、萬向聯(lián)軸器、主軸、上軸承座、滾齒模和下軸承座依次連接構(gòu)成；工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)(6)自上而下由氣缸或液壓缸、芯棒軸承座滑塊、芯棒、卸料板、工件和工件軸承座依次連接構(gòu)成；升降機(jī)構(gòu)(4)由液壓缸、滑塊和滑塊軌道構(gòu)成；第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)(7)和第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)(14)分別由伺服電機(jī)、減速器、一對錐齒輪、絲桿、絲桿座、絲桿螺母、推架和導(dǎo)軌調(diào)節(jié)板依次連接構(gòu)成；機(jī)架(2)跨設(shè)在油箱(13)的兩側(cè)，升降機(jī)構(gòu)中的滑塊(42)安裝在機(jī)架兩側(cè)設(shè)置的滑塊軌道上，并與固定在機(jī)架上的液壓缸(41)的活塞桿連接；滑塊上自左向右依次豎向懸吊第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(1)、工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)(6)和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(5)，且第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的滾齒模分別對稱置于工件的兩側(cè)；滑塊下部兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)(7)和第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)(14)，第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)中的推架的上、下臂分別與第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(5)中的上軸承座和下軸承座連接固定；第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)中的推架的上、下臂分別與第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(1)中的上軸承座(117)和下軸承座(119)連接固定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種齒輪精密熱滾擠碾機(jī)，其特征在于所述第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(1)和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)(5)中的滾齒模的上 下兩端面上設(shè)置有限位輪(no)。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種齒輪精密熱滾擠碾機(jī)，其特征在于所 述油箱(13)內(nèi)設(shè)有加熱器(3)和油溫傳感器(12)，油箱內(nèi)的介質(zhì)油通 過進(jìn)出管道與依次設(shè)置在油箱外的冷卻器、電磁閥和蓄油池及油泵構(gòu)成回　路。
4、 一種利用齒輪精密熱滾擠碾機(jī)對齒輪進(jìn)行熱滾擠加工的方法，其特 征在于其熱滾擠的工藝步驟A. 加熱工件，隨即快速油淬，得到熱力學(xué)不穩(wěn)定的亞穩(wěn)奧氏體組織；B. 工件在快速油淬過程中與滾齒模展開滾擠，使齒面發(fā)生塑性變形，得到所需的尺寸精度和表面精度；c.工件在低溫油中繼續(xù)滾擠，減少奧氏體穩(wěn)定化的影響，減少殘余奧氏體數(shù)量，得到堅硬的馬氏體組織，獲得高的尺寸穩(wěn)定性。
全文摘要
齒輪精密熱滾擠碾機(jī)及其加工的方法屬精加工機(jī)械設(shè)備和工藝技術(shù)領(lǐng)域。其目的是提供一種經(jīng)濟(jì)實用、誤差小、精度高，且適用大批量生產(chǎn)的齒輪精密熱滾擠碾機(jī)及其加工的方法。其技術(shù)要點是機(jī)架跨設(shè)在油箱的兩側(cè)，其上設(shè)置有由液壓油缸控制的滑塊，滑塊上自左向右依次豎向懸吊第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)、工件裝卸壓緊機(jī)構(gòu)和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)；滑塊下部兩側(cè)對應(yīng)設(shè)置的第一絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)和第二絲桿推進(jìn)機(jī)構(gòu)中的推架，分別對應(yīng)與第一滾齒模傳動機(jī)構(gòu)和第二滾齒模傳動機(jī)構(gòu)中的上軸承座和下軸承座連接。與現(xiàn)有工藝和設(shè)備相比，本發(fā)明更為先進(jìn)、合理和科學(xué)，是一種經(jīng)濟(jì)實用、誤差小、適用大批量生產(chǎn)的、高效、高精度、無切削的精密齒輪加工設(shè)備和工藝。
文檔編號B21H5/00GK101168183SQ200710191549
公開日2008年4月30日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月10日
發(fā)明者江立權(quán), 許昱巖, 許道益 申請人:安徽省績溪縣今都齒輪有限責(zé)任公司