專利名稱：大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械加工領(lǐng)域，特別涉及一種大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法。
背景技術(shù)：
刀軸即刀具主軸，它是所有機(jī)床重要的關(guān)鍵件之一。根據(jù)插齒機(jī)的插齒原理，插齒機(jī)的刀軸結(jié)構(gòu)必須滿足機(jī)床的運(yùn)動(dòng)要求。插齒機(jī)刀軸既做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，同時(shí)又做上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)，而刀軸的上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)是由扇形齒輪帶動(dòng)刀軸蝸桿形成的。與扇形齒輪相嚙合的刀軸蝸桿齒形的精度如何，將直接影響被加工齒輪的質(zhì)量。所以刀軸的蝸桿齒形的加工精度很關(guān)鍵。目前，蝸桿齒形的機(jī)加工工序主要有1)滲碳一淬火前的粗加工；2)滲碳一淬火后的半精加工和精加工。粗加工用普通車床加工，而半精加工和精加工是用螺紋磨經(jīng)兩次螺磨加工而成，且兩次螺磨之間還有萬磨一定性一車一加工中心一鉗一超精磨等工序。插齒機(jī)刀軸的機(jī)加工工序長(zhǎng)、工藝復(fù)雜。就蝸桿齒形滲碳一淬火后的精加工來說，螺紋磨加工刀軸蝸桿齒形難度很大，因?yàn)榈遁S蝸桿的螺旋角等于零，與磨削螺紋、絲杠不同，不能連續(xù)加工，磨削時(shí)工作臺(tái)不動(dòng)只能一個(gè)齒面磨削后移動(dòng)工作臺(tái)再進(jìn)行下一個(gè)齒面的磨削。這樣一來，滿足蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差為士0. 02的要求對(duì)操作者確實(shí)是一個(gè)考驗(yàn)。隨著軍工、風(fēng)電、礦山等行業(yè)的需求，齒輪機(jī)床必須向大型、精密、高速發(fā)展。機(jī)床的大型化，帶來零件的尺寸、重量加大，具備這種大型、精密加工能力的企業(yè)、人員又不多， 現(xiàn)有螺紋磨機(jī)床S7332 (L1500、Φ 320)已滿足不了加工要求。所以大型零件特別是重要件、關(guān)鍵件及關(guān)鍵工序等的機(jī)加工就受到嚴(yán)重挑戰(zhàn)。因此，如何應(yīng)用新工藝新技術(shù)進(jìn)行技術(shù)創(chuàng)新就迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題而提供一種大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形加工方法，該方法以車代磨，有效地利用了現(xiàn)有設(shè)備，擴(kuò)大了數(shù)控車床的加工范圍，提高了工藝水平和操作能力，并降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期。本發(fā)明為解決公知技術(shù)中存在的技術(shù)問題所采取的技術(shù)方案是一種大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法，包括以下步驟
一)滲碳一淬火前的粗加工；
二)滲碳一淬火后的半精加工；
三)最后的精加工；
步驟一)所述的粗加工，控制齒厚單面留量為0. 35 0. 45 mm，控制蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差在0.1以內(nèi)；
步驟二)所述的半精加工，使用數(shù)控車床采用陶瓷刀片車削齒形兩側(cè)面，保證齒厚單面留量為0. 18 0. 22 mm ；步驟三)所述的精加工，使用數(shù)控車床采用數(shù)控外徑切槽刀桿和刀片，控制切削速度和進(jìn)給量分別控制在48. 25米/分和5絲/轉(zhuǎn)以下，用刀片右側(cè)刃部按螺距車削齒形左側(cè)至最終要求尺寸，所有齒形左側(cè)一次切削，不可斷刀；保持工件不動(dòng)，再用刀片左側(cè)刃部按螺距車削齒部右側(cè)至最終要求尺寸，所有齒形右側(cè)一次切削，不可斷刀。步驟一)所述的粗加工采用車床完成。在進(jìn)行步驟一)所述的粗加工前，先找正刀軸，使其外圓對(duì)中心孔的同軸度不大于 0. 05mmo在進(jìn)行步驟二)所述的半精加工前，先找正刀軸，使其兩端外圓跳動(dòng)允差不大于 0. 03mmo在進(jìn)行步驟三)所述的精加工前，先找正刀軸，使其兩端外圓及中間各處跳動(dòng)允差不大于0. 002mm。本發(fā)明具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是用數(shù)控車床代替螺紋磨的新工藝實(shí)施后，刀軸的蝸桿齒形經(jīng)檢驗(yàn)與相嚙合的扇形齒輪配接觸區(qū)可達(dá)到90%以上，粗糙度、蝸桿螺牙的徑向跳動(dòng)允差和蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差及各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求。這種新的加工方法不但解決了沒有大型螺紋磨的難題，同時(shí)也有效地利用了現(xiàn)有設(shè)備，擴(kuò)大了數(shù)控車床的加工范圍，提高了工藝水平和操作能力并降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期。


圖1是采用本發(fā)明加工的刀軸示意圖； 圖2是圖1刀軸齒形結(jié)構(gòu)局部剖1:1示意圖； 圖3是粗車留磨齒形樣板結(jié)構(gòu)示意圖4是圖3的A-A局部剖視圖； 圖5是刀軸蝸桿齒形與扇形齒輪的嚙合示意圖。圖中1、粗車留磨齒形樣板，2、粗車留磨齒形樣板校對(duì)板，3、刀軸，4、扇形齒輪。
具體實(shí)施例方式為能進(jìn)一步了解本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容、特點(diǎn)及功效，茲例舉以下實(shí)施例，并配合附圖詳細(xì)說明如下
請(qǐng)參見圖1 圖5。一種大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法，被加工的大型插齒機(jī)刀軸尺寸、參數(shù)及技術(shù)要求是1)材質(zhì)20Cr ；熱處理S0. 9 C59 (螺紋除外)；2)總長(zhǎng)1860士0. 5 ；蝸桿長(zhǎng)度572 ；牙數(shù)22 ；最大直徑192 ； 3)蝸桿齒形的主要參數(shù)螺旋角0°、蝸桿法向模數(shù) 8、嚙合角15°、軸向節(jié)距25. 133、節(jié)圓直徑176、精度等級(jí)6 — D6、相嚙合輪齒數(shù)78 ;4)對(duì)蝸桿齒形的技術(shù)要求a、蝸桿螺牙的徑向跳動(dòng)允差0. 017 ；b、蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差為士0. 02。刀軸零件的機(jī)加工工藝很復(fù)雜不算毛坯準(zhǔn)備還有二十六道工序，其中圖1、圖 2所示刀軸的蝸桿齒形，涉及它的機(jī)加工工藝有三道工序。一是滲碳一淬火前的齒形粗加工；二是滲碳一淬火后的半精加工；三是精加工。一、粗加工
齒形的粗加工是在刀軸粗車-正火后進(jìn)行的，其粗加工就是蝸桿齒形的開槽。刀軸的材質(zhì)是20Cr，經(jīng)過滲碳一淬火熱處理后齒面硬度很高且硬度值隨深度而降低，為確保齒面硬度要求，滲碳一淬火前的粗加工的齒厚留量就要嚴(yán)格控制必須適量合理。留量大，滲碳層被加工掉齒面硬度下降達(dá)不到要求。留量小，滲碳一淬火后齒面變形機(jī)加工沒有量。眾所周知車床與磨床不同，加工量太小無法進(jìn)刀，但為達(dá)到要求粗加工時(shí)，齒厚的留量與原工藝必須一樣。為了最后的精加工，粗加工就要打好基礎(chǔ)，對(duì)齒形的尺寸公差、形位公差和精度等加以控制。在進(jìn)行粗加工前，先使用普通車床或數(shù)控車床找正刀軸，使其外圓對(duì)中心孔的同軸度在0. 05以內(nèi)；車削齒形齒厚至13. 3 + 0. 1，齒厚單面留量0. 40士0. 05 mm,并用圖3 和圖4所示的留磨齒形樣板1檢驗(yàn)嚙合角為15°，在留磨齒形樣板1使用前，應(yīng)經(jīng)粗車留磨齒形樣板校對(duì)板2驗(yàn)證，將蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差控制在0. 1以內(nèi)，注意測(cè)齒厚時(shí)外圓要有余量。二、半精加工
粗加工對(duì)齒形的尺寸公差、形位公差等加以控制，為精加工打下了良好的基礎(chǔ)。因滲碳一淬火后齒面硬度很高一般刀具無法加工，從經(jīng)濟(jì)效益上考慮使用數(shù)控車床采用陶瓷刀片加工。在進(jìn)行半精加工前，先找正刀軸，使其兩端外圓跳動(dòng)不大于0. 03mm，車削齒槽，使齒厚兩側(cè)面距離為12.9 + 0. 1，齒厚單面留量為0. 20士0. 02 mm。三、精加工
此序最關(guān)鍵，所有的誤差都需要在此序消除。要滿足圖紙要求達(dá)到加工精度，陶瓷刀片已經(jīng)滿足不了要求。為此使用數(shù)控車床采用適于切削淬火后硬度為HRC60的特殊切槽刀桿和刀片-數(shù)控外徑切槽刀桿和刀片，切槽刀桿的型號(hào)為KGMR2525M — 6T30，切槽刀片的型號(hào)為GMN6 KBmOB。在進(jìn)行精加工前，先找正刀軸，使其外圓兩端及中間各處跳動(dòng)允差不大于0. 002。用切槽刀片右側(cè)刃部按螺距車削齒部左側(cè)至要求，所有齒形左側(cè)一次切削不可斷刀；保持工件不動(dòng)，用刀片左側(cè)刃部按螺距車削齒部右側(cè)至要求，所有齒形右側(cè)一次切削不可斷刀；加工時(shí)，將切削速度和進(jìn)給量分別控制在48. 25米/分和5絲/轉(zhuǎn)以下，以此來提高齒面粗糙度。參閱圖5，為保證刀軸3上下往復(fù)運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)，以與其相嚙合的扇形齒輪4的齒面為基準(zhǔn)，配接觸區(qū)并編相同號(hào)成對(duì)入庫。測(cè)量齒厚時(shí)注意外圓留量保證技術(shù)要求。經(jīng)檢驗(yàn)，刀軸的蝸桿齒形與相配扇形齒輪配接觸區(qū)可達(dá)到90%以上。蝸桿螺牙的徑向跳動(dòng)允差小于0. 017 ；蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差在士0. 02以內(nèi)，粗糙度和各項(xiàng)指標(biāo)均達(dá)標(biāo)，得到了預(yù)期的效果。本發(fā)明以車帶磨工藝與原工藝工序相同只是改變了加工設(shè)備，將半精加工和精加工的螺紋磨改為數(shù)控車。盡管上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但是本發(fā)明并不局限于上述的具體實(shí)施方式
，上述的具體實(shí)施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在本發(fā)明的啟示下，在不脫離本發(fā)明宗旨和權(quán)利要求所保護(hù)的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法，包括以下步驟一)滲碳一淬火前的粗加工；二)滲碳一淬火后的半精加工；三)最后的精加工；其特征在于，步驟一)所述的粗加工，控制齒厚單面留量為0. 35 0. 45 mm，控制蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差在0.1以內(nèi)；步驟二)所述的半精加工，使用數(shù)控車床采用陶瓷刀片車削齒形兩側(cè)面，保證齒厚單面留量為0. 18 0. 22 mm ；步驟三)所述的精加工，使用數(shù)控車床采用數(shù)控外徑切槽刀桿和刀片，控制切削速度和進(jìn)給量分別控制在48. 25米/分和5絲/轉(zhuǎn)以下，用刀片右側(cè)刃部按螺距車削齒形左側(cè)至最終要求尺寸，所有齒形左側(cè)一次切削，不可斷刀；保持工件不動(dòng)，再用刀片左側(cè)刃部按螺距車削齒部右側(cè)至最終要求尺寸，所有齒形右側(cè)一次切削，不可斷刀。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法，其特征在于，步驟一) 所述的粗加工采用車床完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法，其特征在于，在進(jìn)行步驟一)所述的粗加工前，先找正刀軸，使其外圓對(duì)中心孔的同軸度不大于0. 05mm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法，其特征在于，在進(jìn)行步驟二)所述的半精加工前，先找正刀軸，使其兩端外圓跳動(dòng)允差不大于0. 03mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法，其特征在于，在進(jìn)行步驟三)所述的精加工前，先找正刀軸，使其兩端外圓及中間各處跳動(dòng)允差不大于0. 002mm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種大型插齒機(jī)刀軸的蝸桿齒形的加工方法，包括以下步驟一)滲碳－淬火前的粗加工；二)滲碳－淬火后的半精加工；三)最后的精加工；步驟二)所述的半精加工，使用數(shù)控車床采用陶瓷刀片車削齒形兩側(cè)面，保證齒厚單面留量為0.18～0.22㎜；步驟三)所述的精加工，使用數(shù)控車床采用數(shù)控外徑切槽刀桿和刀片，控制切削速度和進(jìn)給量分別控制在48.25米/分和5絲/轉(zhuǎn)以下。本發(fā)明擴(kuò)大了數(shù)控車床的加工范圍，提高了工藝水平和操作能力并降低了成本，縮短了生產(chǎn)周期。
文檔編號(hào)B23P15/14GK102303219SQ20111023144
公開日2012年1月4日 申請(qǐng)日期2011年8月12日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月12日
發(fā)明者侯振宏, 孔令涵, 李秀梅, 樊建軍, 蔡廣成, 郭洪濱, 靳云海, 黃世經(jīng) 申請(qǐng)人:天津第一機(jī)床總廠