專利名稱：大型插齒機刀軸的蝸桿齒形的加工方法
技術領域：
本發明屬于機械加工領域，特別涉及一種大型插齒機刀軸的蝸桿齒形的加工方法。
背景技術：
刀軸即刀具主軸，它是所有機床重要的關鍵件之一。根據插齒機的插齒原理，插齒機的刀軸結構必須滿足機床的運動要求。插齒機刀軸既做旋轉運動，同時又做上下往復運動，而刀軸的上下往復運動是由扇形齒輪帶動刀軸蝸桿形成的。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量。所以刀軸的蝸桿齒形的加工精度很關鍵。目前，蝸桿齒形的機加工工序主要有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。插齒機刀軸的機加工工序長、工藝復雜。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，因為刀軸蝸桿的螺旋角等于零，與磨削螺紋、絲杠不同，不能連續加工，磨削時工作臺不動只能一個齒面磨削后移動工作臺再進行下一個齒面的磨削。這樣一來，滿足蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差為士0. 02的要求對操作者確實是一個考驗。隨著軍工、風電、礦山等行業的需求，齒輪機床必須向大型、精密、高速發展。機床的大型化，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、人員又不多， 現有螺紋磨機床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、關鍵件及關鍵工序等的機加工就受到嚴重挑戰。因此，如何應用新工藝新技術進行技術創新就迫在眉睫。

發明內容
本發明為解決公知技術中存在的技術問題而提供一種大型插齒機刀軸的蝸桿齒形加工方法，該方法以車代磨，有效地利用了現有設備，擴大了數控車床的加工范圍，提高了工藝水平和操作能力，并降低了成本，縮短了生產周期。本發明為解決公知技術中存在的技術問題所采取的技術方案是一種大型插齒機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；
步驟二)所述的半精加工，使用數控車床采用陶瓷刀片車削齒形兩側面，保證齒厚單面留量為0. 18 0. 22 mm ；步驟三)所述的精加工，使用數控車床采用數控外徑切槽刀桿和刀片，控制切削速度和進給量分別控制在48. 25米/分和5絲/轉以下，用刀片右側刃部按螺距車削齒形左側至最終要求尺寸，所有齒形左側一次切削，不可斷刀；保持工件不動，再用刀片左側刃部按螺距車削齒部右側至最終要求尺寸，所有齒形右側一次切削，不可斷刀。步驟一)所述的粗加工采用車床完成。在進行步驟一)所述的粗加工前，先找正刀軸，使其外圓對中心孔的同軸度不大于 0. 05mmo在進行步驟二)所述的半精加工前，先找正刀軸，使其兩端外圓跳動允差不大于 0. 03mmo在進行步驟三)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允差不大于0. 002mm。本發明具有的優點和積極效果是用數控車床代替螺紋磨的新工藝實施后，刀軸的蝸桿齒形經檢驗與相嚙合的扇形齒輪配接觸區可達到90%以上，粗糙度、蝸桿螺牙的徑向跳動允差和蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差及各項指標均達到設計要求。這種新的加工方法不但解決了沒有大型螺紋磨的難題，同時也有效地利用了現有設備，擴大了數控車床的加工范圍，提高了工藝水平和操作能力并降低了成本，縮短了生產周期。


圖1是采用本發明加工的刀軸示意圖； 圖2是圖1刀軸齒形結構局部剖1:1示意圖； 圖3是粗車留磨齒形樣板結構示意圖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板，3、刀軸，4、扇形齒輪。
具體實施例方式為能進一步了解本發明的發明內容、特點及功效，茲例舉以下實施例，并配合附圖詳細說明如下
請參見圖1 圖5。一種大型插齒機刀軸的蝸桿齒形的加工方法，被加工的大型插齒機刀軸尺寸、參數及技術要求是1)材質20Cr ；熱處理S0. 9 C59 (螺紋除外)；2)總長1860士0. 5 ；蝸桿長度572 ；牙數22 ；最大直徑192 ； 3)蝸桿齒形的主要參數螺旋角0°、蝸桿法向模數 8、嚙合角15°、軸向節距25. 133、節圓直徑176、精度等級6 — D6、相嚙合輪齒數78 ;4)對蝸桿齒形的技術要求a、蝸桿螺牙的徑向跳動允差0. 017 ；b、蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差為士0. 02。刀軸零件的機加工工藝很復雜不算毛坯準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-正火后進行的，其粗加工就是蝸桿齒形的開槽。刀軸的材質是20Cr，經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不到要求。留量小，滲碳一淬火后齒面變形機加工沒有量。眾所周知車床與磨床不同，加工量太小無法進刀，但為達到要求粗加工時，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，對齒形的尺寸公差、形位公差和精度等加以控制。在進行粗加工前，先使用普通車床或數控車床找正刀軸，使其外圓對中心孔的同軸度在0. 05以內；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檢驗嚙合角為15°，在留磨齒形樣板1使用前，應經粗車留磨齒形樣板校對板2驗證，將蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差控制在0. 1以內，注意測齒厚時外圓要有余量。二、半精加工
粗加工對齒形的尺寸公差、形位公差等加以控制，為精加工打下了良好的基礎。因滲碳一淬火后齒面硬度很高一般刀具無法加工，從經濟效益上考慮使用數控車床采用陶瓷刀片加工。在進行半精加工前，先找正刀軸，使其兩端外圓跳動不大于0. 03mm，車削齒槽，使齒厚兩側面距離為12.9 + 0. 1，齒厚單面留量為0. 20士0. 02 mm。三、精加工
此序最關鍵，所有的誤差都需要在此序消除。要滿足圖紙要求達到加工精度，陶瓷刀片已經滿足不了要求。為此使用數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-數控外徑切槽刀桿和刀片，切槽刀桿的型號為KGMR2525M — 6T30，切槽刀片的型號為GMN6 KBmOB。在進行精加工前，先找正刀軸，使其外圓兩端及中間各處跳動允差不大于0. 002。用切槽刀片右側刃部按螺距車削齒部左側至要求，所有齒形左側一次切削不可斷刀；保持工件不動，用刀片左側刃部按螺距車削齒部右側至要求，所有齒形右側一次切削不可斷刀；加工時，將切削速度和進給量分別控制在48. 25米/分和5絲/轉以下，以此來提高齒面粗糙度。參閱圖5，為保證刀軸3上下往復運動平穩，以與其相嚙合的扇形齒輪4的齒面為基準，配接觸區并編相同號成對入庫。測量齒厚時注意外圓留量保證技術要求。經檢驗，刀軸的蝸桿齒形與相配扇形齒輪配接觸區可達到90%以上。蝸桿螺牙的徑向跳動允差小于0. 017 ；蝸桿螺牙軸向齒距的累積誤差在士0. 02以內，粗糙度和各項指標均達標，得到了預期的效果。本發明以車帶磨工藝與原工藝工序相同只是改變了加工設備，將半精加工和精加工的螺紋磨改為數控車。盡管上面結合附圖對本發明的優選實施例進行了描述，但是本發明并不局限于上述的具體實施方式
，上述的具體實施方式
僅僅是示意性的，并不是限制性的，本領域的普通技術人員在本發明的啟示下，在不脫離本發明宗旨和權利要求所保護的范圍情況下，還可以作出很多形式，這些均屬于本發明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種大型插齒機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；步驟二)所述的半精加工，使用數控車床采用陶瓷刀片車削齒形兩側面，保證齒厚單面留量為0. 18 0. 22 mm ；步驟三)所述的精加工，使用數控車床采用數控外徑切槽刀桿和刀片，控制切削速度和進給量分別控制在48. 25米/分和5絲/轉以下，用刀片右側刃部按螺距車削齒形左側至最終要求尺寸，所有齒形左側一次切削，不可斷刀；保持工件不動，再用刀片左側刃部按螺距車削齒部右側至最終要求尺寸，所有齒形右側一次切削，不可斷刀。
2.根據權利要求1所述大型插齒機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.根據權利要求2所述大型插齒機刀軸的蝸桿齒形的加工方法，其特征在于，在進行步驟一)所述的粗加工前，先找正刀軸，使其外圓對中心孔的同軸度不大于0. 05mm。
4.根據權利要求3所述大型插齒機刀軸的蝸桿齒形的加工方法，其特征在于，在進行步驟二)所述的半精加工前，先找正刀軸，使其兩端外圓跳動允差不大于0. 03mm。
5.根據權利要求4所述大型插齒機刀軸的蝸桿齒形的加工方法，其特征在于，在進行步驟三)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允差不大于0. 002mm。
全文摘要
本發明公開了一種大型插齒機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，使用數控車床采用陶瓷刀片車削齒形兩側面，保證齒厚單面留量為0.18～0.22㎜；步驟三)所述的精加工，使用數控車床采用數控外徑切槽刀桿和刀片，控制切削速度和進給量分別控制在48.25米/分和5絲/轉以下。本發明擴大了數控車床的加工范圍，提高了工藝水平和操作能力并降低了成本，縮短了生產周期。
文檔編號B23P15/14GK102303219SQ20111023144
公開日2012年1月4日 申請日期2011年8月12日 優先權日2011年8月12日
發明者侯振宏, 孔令涵, 李秀梅, 樊建軍, 蔡廣成, 郭洪濱, 靳云海, 黃世經 申請人:天津第一機床總廠