一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝，屬于機(jī)械加工領(lǐng)域。一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝，所述齒面的一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)在以工件的徑向與軸向構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的投影中不被其自身結(jié)構(gòu)所遮蔽，主要使用三軸電火花成型機(jī)對(duì)其進(jìn)行放電成型加工，具體加工步驟為，對(duì)用于粗加工與精加工的電極外形輪廓進(jìn)行切削加工，用粗加工電極對(duì)工件毛坯進(jìn)行粗加工，再細(xì)加工電極對(duì)工件毛坯進(jìn)行細(xì)加工，直至完成所有開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面的成型加工。本發(fā)明無需使用特種機(jī)床加工開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面，其加工精度高，加工成本低，而且本發(fā)明能用于加工表面硬度較高的金屬材料。
【專利說明】一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種齒面成型加工工藝，特別涉及一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝。

【背景技術(shù)】
[0002]目前，對(duì)于開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面加工工藝主要有以下幾種:對(duì)于開放外螺旋結(jié)構(gòu)的齒面，一般使用四軸數(shù)控加工中心、改裝過的插齒機(jī)或滾齒機(jī)進(jìn)行加工；對(duì)于開放內(nèi)螺旋結(jié)構(gòu)的齒面，一般使用螺旋拉床，改裝過的插齒機(jī)或四軸聯(lián)動(dòng)電火花成型機(jī)進(jìn)行加工。
[0003]采用傳統(tǒng)切削加工工藝，如使用四軸數(shù)控加工中心、插齒機(jī)或螺旋拉床等進(jìn)行加工，具有加工精度較高(可達(dá)IT6以上)和表面粗糙度較好(最小可達(dá)0.4 μ m以下)的優(yōu)點(diǎn)，但是其加工成本受加工批量影響嚴(yán)重，尤其對(duì)于小批量開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面的加工，該工藝并不適用；同時(shí)，由于在傳統(tǒng)切削加工中需要考慮刀具的磨損等諸多因素，無法將硬度較高的材料加工成開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面。
[0004]采用電火花成型技術(shù)，可以較好地解決硬度較高材料的成型加工與單件加工。但是，由于傳統(tǒng)電火花成型工藝在進(jìn)行開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面的加工中必須使工件按照一定的角速度自轉(zhuǎn)來完成螺旋結(jié)構(gòu)的成型，故使用傳統(tǒng)電火花成型工藝加工開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面時(shí)，必須使用四軸以上的特種電火花成型機(jī)，致使加工工藝復(fù)雜化，影響加工成本與加工效率。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是針對(duì)現(xiàn)有開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面加工工藝的缺陷，提出一種可用于高硬度材料，具有加工精度高、加工成本低的開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝。
[0006]本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的:
[0007]—種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝，所述齒面的一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)在以工件的徑向與軸向構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的投影中不被其自身結(jié)構(gòu)所遮蔽，所述成型加工工藝的具體步驟為:
[0008]I)對(duì)應(yīng)所需加工的一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面外輪廓，分別對(duì)用于粗加工與精加工的電極外形輪廓進(jìn)行切削加工，得到與一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面外輪廓相適應(yīng)的粗加工電極和精加工電極，其中，粗加工電極的表面粗糙度小于3.2 μ m，精加工電極的表面粗糙度小于1.6 μ m ;
[0009]2)將齒面待加工的工件毛坯安裝在三軸電火花成型機(jī)的分度頭上，將粗加工電極安裝在三軸電火花成型機(jī)上；
[0010]3)對(duì)工件毛坯進(jìn)行一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面放電成型加工；成型后按照具體要求對(duì)該一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面進(jìn)行檢測(cè)；
[0011]4)檢測(cè)合格后，使用分度頭旋轉(zhuǎn)工件毛坯至下一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面加工位置進(jìn)行放電成型加工；
[0012]5)重復(fù)步驟3和步驟4，直至完成所有開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型粗加工；
[0013]6)用精加工電極替換粗加工電極安裝在三軸電火花成型機(jī)上；
[0014]7)重復(fù)步驟3和步驟4，直至完成所有開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工。
[0015]其中，所述步驟I中的用于粗加工與精加工的電極的材料為T2紫銅，整體密度大于 8.85g/cm3。
[0016]其中，所述步驟I中，對(duì)用于粗加工的電極輪廓進(jìn)行切削加工時(shí)；
[0017]當(dāng)該粗加工電極用于加工開放內(nèi)螺旋結(jié)構(gòu)的齒面時(shí)，其尺寸在對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的輪廓基礎(chǔ)上向內(nèi)偏移0.4mm ；
[0018]當(dāng)該粗加工電極用于加工開放外螺旋結(jié)構(gòu)的齒面時(shí)，其尺寸在對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的輪廓基礎(chǔ)上向外偏移0.4mm。
[0019]其中，所述步驟I中，對(duì)用于精加工的電極輪廓進(jìn)行切削加工時(shí)；
[0020]當(dāng)該精加工電極用于加工開放內(nèi)螺旋結(jié)構(gòu)的齒面時(shí)，其尺寸在對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的輪廓基礎(chǔ)上向內(nèi)偏移0.15mm ；
[0021]當(dāng)該精加工電極用于加工開放外螺旋結(jié)構(gòu)的齒面時(shí)，其尺寸在對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的輪廓基礎(chǔ)上向外偏移0.15mm。
[0022]其中，所述工件毛坯安裝在三軸電火花成型機(jī)的分度頭上后，工件毛坯與三軸電火花成型機(jī)的地線之間的電阻小于0.1歐姆。
[0023]本發(fā)明的有意效果在于:本發(fā)明無需使用特種機(jī)床加工開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面，其加工精度高，加工成本低，而且本發(fā)明能用于加工表面硬度較高的金屬材料。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0024]圖1為螺旋花鍵離合器外花鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖2為螺旋花鍵離合器內(nèi)花鍵的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖3為用于加工螺旋外花鍵的電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖4為用于加工螺旋內(nèi)花鍵的電極的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖5為螺旋花鍵離合器外花鍵的放電成型加工示意圖；
[0029]圖6為螺旋花鍵離合器內(nèi)花鍵的放電成型加工示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0030]下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。
[0031]以一種車輛傳動(dòng)系統(tǒng)螺旋花鍵式離合器結(jié)構(gòu)為例，材料為H13模具鋼或者40CR合金鋼。該結(jié)構(gòu)齒形為漸開線形，齒數(shù)為14齒，法面模數(shù)為2mm，壓力角為30°，螺旋角為30°左旋，表面粗糙度要求為1.6μπι，螺旋花鍵離合器內(nèi)花鍵與外花鍵配合間隙為
0.15mm-0.25mm。
[0032]如圖1所示的螺旋花鍵離合器外花鍵，如圖2所示的螺旋花鍵離合器內(nèi)花鍵，其成型加工工藝的具體步驟為:
[0033]I)對(duì)應(yīng)所需加工螺旋花鍵的一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面外輪廓，分別對(duì)用于粗加工與精加工的電極外形輪廓進(jìn)行切削加工；
[0034]11)對(duì)材料為T2紫銅的電極毛坯進(jìn)行鍛打，使該電極毛坯的整體密度因大于8.85kg/cm3；
[0035]12)根據(jù)待加工螺旋花鍵的一個(gè)導(dǎo)程螺旋花鍵齒形的具體參數(shù)，分別建立用于加工螺旋外花鍵的電極和用于加工螺旋內(nèi)花鍵的電極的三維模型；
[0036]在電火花成型加工中，放電間隙一般在0.2-0.3_，故用于精密配合的精度在IT6以上的螺旋花鍵放電加工中，需考慮放電間隙的影響，對(duì)螺旋花鍵離合器粗加工電極和精加工電極中的齒形計(jì)算做適當(dāng)修正調(diào)整；
[0037]對(duì)于螺旋外花鍵電極外形修正尺寸，粗加工電極應(yīng)向外偏移0.4mm ;精加工電極應(yīng)向外偏移0.15mm ；
[0038]對(duì)于螺旋內(nèi)花鍵電極外形修正尺寸，粗加工電極應(yīng)向內(nèi)偏移0.4mm ;精加工電極應(yīng)向內(nèi)偏移0.15mm ；
[0039]13)使用數(shù)控機(jī)床對(duì)電極毛坯進(jìn)行切削加工，選用環(huán)切走刀；在進(jìn)行粗加工電極切削加工中，步距為0.1mm,單次走刀步數(shù)0.25mm,主軸轉(zhuǎn)速15000r/min ;在進(jìn)行精加工電極切削加工中，步距為0.05mm,單次走刀步數(shù)0.05mm,主軸轉(zhuǎn)速18000r/min ；
[0040]14)對(duì)加工完成的電極進(jìn)行檢測(cè)；先目測(cè)表面缺陷；然后用漸開線齒形卡板檢查電極外形尺寸的吻合度；最后使用表面粗糙度檢測(cè)儀檢測(cè)電極的粗糙度；
[0041]15)對(duì)電極的缺陷進(jìn)行修復(fù)；對(duì)于切削深溝痕等無法通過打磨電極解決的缺陷，使用冷焊機(jī)進(jìn)行修補(bǔ)后使用1500號(hào)以上砂紙進(jìn)行打磨修整；對(duì)于表面有毛刺或表面粗糙度過大等缺陷，使用2000號(hào)以上砂紙或者氣動(dòng)工具安裝羊毛拋光頭進(jìn)行手工拋光修整；
[0042]16)重復(fù)步驟14和步驟15，直至粗加工電極與齒形卡板最大間隙不超過0.3_，精加工電極與齒形卡板最大間隙不超過0.05mm ;粗加工電極表面最大粗糙度小于3.2 μ m,精加工電極表面最大粗糙度小于1.6 μ m,用于加工螺旋外花鍵的電極成品如圖1所用于加工螺旋內(nèi)花鍵的電極成品如圖2所示；
[0043]2)將待加工的螺旋花鍵離合器外花鍵毛坯安裝在三軸電火花成型機(jī)的分度頭上，測(cè)量該螺旋花鍵離合器外花鍵毛坯對(duì)于三軸電火花成型機(jī)的地線之間的電阻，確保分度頭的安裝接地可靠，再將粗加工電極安裝到三軸電火花成型機(jī)上；
[0044]3)如圖5所示，是螺旋花鍵離合器外花鍵的放電成型加工圖，對(duì)粗加工電極與已裝夾的螺旋花鍵離合器外花鍵毛坯進(jìn)行定位，對(duì)螺旋花鍵離合器外花鍵毛坯進(jìn)行一個(gè)導(dǎo)程的螺旋外花鍵齒形的放電成型加工；
[0045]粗加工電極電火花成型放電電壓180V，放電脈寬70 μ S，放電脈間70 μ S，放電電流14Α，電極沿三軸電火花成型機(jī)的Z軸方向進(jìn)給，完成一個(gè)導(dǎo)程的螺旋外花鍵齒形的粗加工成型后，按照具體要求對(duì)該一個(gè)導(dǎo)程的螺旋外花鍵齒形進(jìn)行檢測(cè)；
[0046]4)檢測(cè)合格后，使用分度頭旋轉(zhuǎn)螺旋花鍵離合器外花鍵毛坯至下一個(gè)導(dǎo)程的螺旋外花鍵齒形加工位置進(jìn)行放電成型加工；
[0047]5)重復(fù)步驟3和步驟4，直至完成螺旋花鍵離合器外花鍵的粗加工；
[0048]6)用精加工電極替換粗加工電極安裝在三軸電火花成型機(jī)上；
[0049]7)對(duì)精加工電極與已裝夾的螺旋花鍵離合器外花鍵毛坯進(jìn)行定位，對(duì)螺旋花鍵離合器外花鍵毛坯進(jìn)行一個(gè)導(dǎo)程的螺旋外花鍵齒形的放電成型加工；
[0050]精加工電極電火花成型放電電壓180ν，放電脈寬40 μ S，放電脈間40 μ S，放電電流8Α，電極沿三軸電火花成型機(jī)的Z軸方向進(jìn)給，完成一個(gè)導(dǎo)程螺旋外花鍵齒形的精加工修整后，按照具體要求對(duì)該一個(gè)導(dǎo)程的螺旋外花鍵齒形進(jìn)行檢測(cè)；
[0051]8)檢測(cè)合格后，使用分度頭旋轉(zhuǎn)螺旋花鍵離合器外花鍵毛坯至下一個(gè)導(dǎo)程的螺旋外花鍵齒形加工位置進(jìn)行放電成型加工；
[0052]9)重復(fù)步驟7和步驟8，直至完成所有螺旋外花鍵齒形的精加工，至此完成螺旋花鍵離合器外花鍵的加工；
[0053]10)如圖6所示，是螺旋花鍵離合器內(nèi)花鍵的放電成型加工圖，其具體成型加工步驟同步驟2至步驟9。
[0054]在螺旋花鍵離合器的成型加工過程中，要求粗加工電極的最大磨損量為0.3mm，精加工電極的最大磨損量為0.1mm，如果超過該磨損量應(yīng)該對(duì)精加工電極進(jìn)行更換，防止齒形外形尺寸超差。
【權(quán)利要求】
1.一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝，所述齒面的一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)在以工件的徑向與軸向構(gòu)成的直角坐標(biāo)系的投影中不被其自身結(jié)構(gòu)所遮蔽，所述成型加工工藝的具體步驟為: 1)對(duì)應(yīng)所需加工的一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面外輪廓，分別對(duì)用于粗加工與精加工的電極外形輪廓進(jìn)行切削加工，得到與一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面外輪廓相適應(yīng)的粗加工電極和精加工電極，其中，粗加工電極的表面粗糙度小于3.2 μ m，精加工電極的表面粗糙度小于 1.6 μ m ; 2)將齒面待加工的工件毛坯安裝在三軸電火花成型機(jī)的分度頭上，將粗加工電極安裝在三軸電火花成型機(jī)上； 3)對(duì)工件毛坯進(jìn)行一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面放電成型加工；成型后按照具體要求對(duì)該一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面進(jìn)行檢測(cè)； 4)檢測(cè)合格后，使用分度頭旋轉(zhuǎn)工件毛坯至下一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的齒面加工位置進(jìn)行放電成型加工； 5)重復(fù)步驟3和步驟4，直至完成所有開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型粗加工； 6)用精加工電極替換粗加工電極安裝在三軸電火花成型機(jī)上； 7)重復(fù)步驟3和步驟4，直至完成所有開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝，其特征在于，所述步驟I中的用于粗加工與精加工的電極的材料為T2紫銅，整體密度大于8.85g/cm3。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝，其特征在于，所述步驟I中，對(duì)用于粗加工的電極輪廓進(jìn)行切削加工時(shí)； 當(dāng)該粗加工電極用于加工開放內(nèi)螺旋結(jié)構(gòu)的齒面時(shí)，其尺寸在對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的輪廓基礎(chǔ)上向內(nèi)偏移0.4mm ； 當(dāng)該粗加工電極用于加工開放外螺旋結(jié)構(gòu)的齒面時(shí)，其尺寸在對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的輪廓基礎(chǔ)上向外偏移0.4mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝，其特征在于，所述步驟I中，對(duì)用于精加工的電極輪廓進(jìn)行切削加工時(shí)； 當(dāng)該精加工電極用于加工開放內(nèi)螺旋結(jié)構(gòu)的齒面時(shí)，其尺寸在對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的輪廓基礎(chǔ)上向內(nèi)偏移0.15mm ; 當(dāng)該精加工電極用于加工開放外螺旋結(jié)構(gòu)的齒面時(shí)，其尺寸在對(duì)應(yīng)一個(gè)導(dǎo)程的螺旋結(jié)構(gòu)的輪廓基礎(chǔ)上向外偏移0.15mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種開放螺旋結(jié)構(gòu)的齒面成型加工工藝，其特征在于，所述工件毛坯安裝在三軸電火花成型機(jī)的分度頭上后，工件毛坯與三軸電火花成型機(jī)的地線之間的電阻小于0.1歐姆。
【文檔編號(hào)】B23H11/00GK104128679SQ201410341616
【公開日】2014年11月5日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】孫裴, 馬其華, 王婕麗, 葛冠騰 申請(qǐng)人:上海工程技術(shù)大學(xué)