專利名稱：齒輪定量冷精擠加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于齒輪精擠加工方法領(lǐng)域。
大批量生產(chǎn)中，精擠齒輪加工是齒輪精加工中有效的加工方法之一。不僅生產(chǎn)效率高，而且設(shè)備和擠輪制造簡單，擠輪壽命長。經(jīng)過擠齒加工的齒輪齒面粗糙度低，有冷作硬化層，能提高齒輪使用壽命。目前國內(nèi)外廣泛采用的單擠輪、雙擠輪和三擠輪擠齒工藝均采用定程定心控制方法。采用這種方法，擠齒前余量的均勻性對(duì)擠齒精度尤其是齒形精度有重要影響。它不但要求擠齒前齒廓余量分布規(guī)則，而且對(duì)不同齒輪齒厚的一致性要求很高。傳統(tǒng)的“定程”精擠加工中，不考慮擠齒前齒形的加工余留的變化，都假定余量為一定值。當(dāng)擠前齒厚余量分布較為分散時(shí)，冷精擠加工有可能產(chǎn)生加工缺陷，由于擠齒前所留余量有一個(gè)變化范圍，因而每次擠掉的金屬厚度不一，有時(shí)余量小，有時(shí)余量大，余量太小時(shí)不能完全去除表面缺陷，余量太大時(shí)會(huì)出現(xiàn)材料堆積或向四周流動(dòng)產(chǎn)生飛邊，影響表面質(zhì)量?！岸ㄐ摹笨刂剖侵副痪珨D加工的齒輪軸心在擠軋過程中是固定的。當(dāng)兩個(gè)擠輪同時(shí)徑向進(jìn)給時(shí)，當(dāng)兩面擠軋力不相等時(shí)可能會(huì)將齒輪心軸擠彎。
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有方法的不足，為提高冷精擠齒形的表面質(zhì)量提出一種“定量”冷精擠加工方法。實(shí)驗(yàn)研究表明，在齒輪冷精擠加工時(shí)，擠軋余量存在一個(gè)最佳值，在這個(gè)最佳擠軋余量下擠出的齒輪精度高，表面質(zhì)量好?！岸俊本珨D，就是在精擠過程中，按照最佳擠軋余量對(duì)齒輪進(jìn)行擠軋。不論擠前齒輪留量多少，所被擠軋去的量是一定的。定量擠軋可以有效地消除齒厚變化對(duì)加工精度的影響，獲得最佳齒形精度。采用定量擠軋精擠余量固定，齒形精度好。一批齒輪擠后齒形一致性好。這種方法控制系統(tǒng)簡單，力的測量方便，擠輪壽命長，生產(chǎn)效率高。采用定量精擠加工，擠前留量可以適當(dāng)放寬，降低成本。工件表面質(zhì)量好，精度高。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是齒輪定量冷精擠加工方法，采用雙擠輪雙作用方式，“定量”控制擠輪徑向進(jìn)給量，實(shí)現(xiàn)齒厚擠齒余量的定量控制。所謂“定量”精擠是指在精擠過程中，精擠余量固定，根據(jù)齒輪最佳擠軋余量確定。在擠軋過程中，不論擠前齒輪留量多少，被擠軋去的量是一定的，能有效地消除齒厚變化對(duì)加工精度的影響，獲得最佳齒形精度。
此方法要求在擠輪頭架中安裝測力傳感器，利用力傳感器實(shí)時(shí)測試擠輪的擠軋力大小和變化，從而確定力的控制閾值，進(jìn)而控制擠輪進(jìn)給量和進(jìn)給速度。首先要確定擠軋初始位置，具體步驟是擠軋開始時(shí)，由力傳感器[6]在線測量出擠輪和工件的接觸力即擠軋力的大小。隨著擠輪進(jìn)給，擠軋力增大，當(dāng)擠軋力達(dá)到某一預(yù)先確定的閾值時(shí)，把擠輪此時(shí)位置作為定量擠軋的初始位置，開始定量擠軋。擠輪進(jìn)給一定量(最佳擠軋余量)，擠輪正轉(zhuǎn)數(shù)圈，然后擠輪再反轉(zhuǎn)數(shù)圈，完成擠軋，擠輪快速退回。擠齒過程中，工作臺(tái)[11]帶動(dòng)被擠齒輪[1]在床身導(dǎo)軌上浮動(dòng)，使精擠加工在水平方向上呈無心加工狀態(tài)，提高加工精度。這種方法能消除由于齒輪節(jié)圓對(duì)定位孔偏心而給齒形擠軋精度帶來的影響。
擠輪的徑向進(jìn)給通過齒條樣板[7]上的工作斜面和隨動(dòng)伺服閥控制使雙擠輪進(jìn)給運(yùn)動(dòng)達(dá)到同步。齒條樣板[7]向上運(yùn)動(dòng)，工作斜面[C1]、[C2]推動(dòng)液壓伺服閥[6]動(dòng)作，控制液壓油腔[1]帶動(dòng)擠輪作徑向進(jìn)給，同時(shí)由液壓油缸[1]上的推桿[5]推動(dòng)隨動(dòng)液壓伺服閥[4]帶動(dòng)另一個(gè)液壓油缸[2]動(dòng)作，即帶動(dòng)另一個(gè)擠輪作徑向同步進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，見附圖2。
采用雙擠輪雙作用擠齒方式，雙擠輪必須同步旋轉(zhuǎn)，本方法采用兩個(gè)液壓馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)擠輪，兩個(gè)液壓馬達(dá)[3]、[4]并聯(lián)，并由同一換向閥[2]控制，實(shí)現(xiàn)雙擠輪同步旋轉(zhuǎn)，見附圖3。精擠過程中，由于擠前齒輪為滾齒或插齒加工，每批齒輪的公法線長度在一定的范圍內(nèi)變化，不同批量中的工件差異很大。因此，擠輪在工進(jìn)時(shí)，接觸工件的的起點(diǎn)不盡相同。在定量擠軋中，終點(diǎn)隨起點(diǎn)不同而不同，按最佳擠軋余量進(jìn)行定量擠軋。
本發(fā)明的定量冷精擠加工方法，由于采用“定量”擠軋，對(duì)擠前留量可以適當(dāng)放寬，降低對(duì)滾齒和插齒加工要求，降低成本。齒輪經(jīng)冷精擠加工后，工件耐磨性、疲勞強(qiáng)度、使用壽命顯著提高。齒面精度好，齒輪工作時(shí)噪聲、振動(dòng)小。擠軋加工齒輪表面變形均勻、齒面質(zhì)量好，能提高齒形精度。
附

圖1是齒輪定量冷精擠加工示意圖。
其中1-被加工齒輪，2-液壓馬達(dá)，3-右擠輪，4-右擠輪頭架，5-活塞桿，6-力傳感器，7-固定支架，8-床身，9-工作臺(tái)，10-工件頭架，11-液壓馬達(dá)，12-固定支架，13-活塞桿，14-左擠輪頭架，15-左擠輪。
附圖2是齒輪定量冷精擠加工液壓控制系統(tǒng)圖。
其中1-左液壓油缸，2-右液壓油缸，3-力傳感器，4-隨動(dòng)伺服閥，5-推桿，6-伺服閥，7-齒條樣板，8-油箱，9-溢流閥，10-油泵，11-油箱。
附圖3液壓馬達(dá)同步控制示意圖。
其中1-油泵，2-換向閥，3、4-液壓馬達(dá)。
本發(fā)明的-個(gè)實(shí)施例，見附圖1和附圖2。結(jié)合附圖進(jìn)一步詳細(xì)說明。工件[1]通過心軸安裝在工作臺(tái)[9]上，工作臺(tái)可在床身導(dǎo)軌上浮動(dòng)(滑動(dòng))，即工件可在兩個(gè)擠輪間浮動(dòng)，可以防止兩邊擠軋力不均勻，引起工件心軸彎曲變形。擠輪進(jìn)給是通過齒條樣板[7]上的工作斜面控制，工作斜面有兩段[C1]和[C2]，分別用來控制擠輪的快速進(jìn)給和工作進(jìn)給。圖示位置擠輪作工作進(jìn)給。齒條樣板上工作斜面推動(dòng)伺服閥[6]右移液壓油進(jìn)入左液壓缸的大腔，活塞桿固定不動(dòng)，液壓缸體向右移動(dòng)，即左擠輪向右作工作進(jìn)給。液壓缸體[1]移動(dòng)同時(shí)推桿[5]推動(dòng)隨動(dòng)伺服閥[4]右移，液壓油進(jìn)入右液壓缸體[2]的大腔，活塞桿不動(dòng)，液壓缸體向左移動(dòng)，即右擠輪向左作同步進(jìn)給運(yùn)動(dòng)，擠輪的工作進(jìn)給，進(jìn)給量是預(yù)先確定的。擠輪進(jìn)給時(shí)，力傳感器[3]實(shí)時(shí)測試擠軋力的大小，并發(fā)出信號(hào)，當(dāng)擠軋力達(dá)到給定的值時(shí)，停止進(jìn)給，擠輪正轉(zhuǎn)數(shù)圈，再反轉(zhuǎn)數(shù)圈，然后快速退回。擠軋完畢。利用本方法擠齒后齒面粗糙度低，可達(dá)Ra0．4～0．2μm?？梢詳D軋某些無法切削的多聯(lián)齒輪。
權(quán)利要求
一種齒輪定量冷精擠加工方法，采用雙擠輪雙作用擠齒方式，其特征是(1)“定量”控制擠輪徑向進(jìn)給量，實(shí)現(xiàn)齒厚擠齒余量的定量控制，此方法要求在擠輪頭架中安裝測力傳感器，利用力傳感器實(shí)時(shí)測試擠輪的擠軋力大小和變化，從而確定力的控制閾值，進(jìn)而控制擠輪進(jìn)給量和進(jìn)給速度，首先要確定擠軋初始位置，具體步驟是擠軋開始時(shí)由力傳感器[6]在線測量，測出擠輪和工件的接觸力，即擠軋力的大小，隨著擠輪進(jìn)給，擠軋力增大，當(dāng)擠軋力達(dá)到某一預(yù)先確定的閾值時(shí)，把擠輪此時(shí)位置作為定量擠軋的初始位置，開始定量擠軋，擠軋進(jìn)給一定量，不論擠前齒輪留量多少，都擠軋去一個(gè)定量(最佳擠軋余量)，擠輪正轉(zhuǎn)數(shù)圈，然后再反轉(zhuǎn)數(shù)圈，擠軋完畢后，擠輪快速退回，定量擠軋消除齒厚變化對(duì)加工精度的影響，獲得最佳齒形精度；
(2)擠齒過程中工作臺(tái)[9]帶動(dòng)被擠齒輪[1]在床身導(dǎo)軌上浮動(dòng)，使精擠加工在水平方向上呈無心加工狀態(tài)，提高加工精度；
(3)擠輪徑向進(jìn)給通過齒條樣板[7]上的工作斜面和隨動(dòng)伺服閥控制，并使雙擠輪進(jìn)給運(yùn)動(dòng)達(dá)到同步。齒條樣板[7]同上運(yùn)動(dòng)，工作斜面[C1]和[C2]推動(dòng)液壓伺服閥[6]動(dòng)作，控制液壓油腔[1]帶動(dòng)擠輪作徑向進(jìn)給，同時(shí)由液壓油缸[1]上的推桿[5]推動(dòng)隨動(dòng)液壓伺服閥[4]帶動(dòng)另一個(gè)液壓油缸[2]動(dòng)作，帶動(dòng)另一個(gè)擠輪作徑向同步進(jìn)給運(yùn)動(dòng)；
(4)雙擠輪雙作用擠齒方式，雙擠輪必須同步旋轉(zhuǎn)，本方法采用兩個(gè)液壓馬達(dá)分別驅(qū)動(dòng)兩個(gè)擠輪，兩個(gè)液壓馬達(dá)[3]、[4]并聯(lián)，并由同一換向閥[2]控制，實(shí)現(xiàn)雙擠輪同步旋轉(zhuǎn)。
全文摘要
本發(fā)明屬于齒輪精擠加工方法領(lǐng)域。該發(fā)明采用雙擠輪雙作用擠齒方式、定量控制擠輪徑向進(jìn)給量,實(shí)現(xiàn)齒厚擠齒余量的定量控制,此方法首先要確定定量擠齒的初始位置,利用力傳感器在線測量擠輪和工件間接觸力,確定最佳擠軋余量進(jìn)行定量擠軋。該方法可以消除齒厚變化對(duì)加工精度的影響,得到最佳齒形精度。此方法控制簡單,力的測量方便,成本低,工作表面質(zhì)量好,精度高。
文檔編號(hào)F15B9/00GK1281760SQ99111820
公開日2001年1月31日 申請日期1999年7月23日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月23日
發(fā)明者賈振元, 郭東明, 紀(jì)洪軍, 孫寶元, 王鏗, 錢敏, 楊玉民, 趙福令 申請人:大連理工大學(xué), 大連機(jī)床集團(tuán)有限責(zé)任公司