螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銑齒加工方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明設(shè)及一種螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 傳統(tǒng)的螺旋錐齒輪的制齒采用銳齒工藝，材料利用率低、能耗大、生產(chǎn)效率低。近 些年來(lái)汽車驅(qū)動(dòng)橋用螺旋錐齒輪開(kāi)始采用精鍛近凈成形工藝，借助于模具在壓力機(jī)上通過(guò) 熱鍛成形將螺旋錐齒輪齒形加工出來(lái)，然后W齒為基準(zhǔn)，加工安裝孔和安裝面。運(yùn)種精鍛工 藝克服了現(xiàn)有的切削加工所造成的材料利用率低、生產(chǎn)效率低W及切斷了金屬纖維流線而 造成的彎曲強(qiáng)度降低等缺點(diǎn)，符合高效、精密、綠色清潔的21世紀(jì)先進(jìn)制造技術(shù)的發(fā)展趨 勢(shì)，是螺旋錐齒輪加工變革的主要途徑之一。
[0003] 如在申請(qǐng)公布號(hào)為CN102581208A的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)中所公開(kāi)的汽車后橋從動(dòng) 螺旋錐齒輪精密熱鍛的方法中，將經(jīng)過(guò)下料、墳粗、預(yù)鍛處理后得到的預(yù)鍛件放入終鍛模具 中進(jìn)行鍛壓加工，在終鍛模具中采用齒形凹模將預(yù)鍛件上加工出齒面。運(yùn)種用于在預(yù)鍛件 上進(jìn)行齒面鍛壓加工的齒形凹模實(shí)質(zhì)上可W看成一種"內(nèi)錐"螺旋錐齒輪，即螺旋錐齒輪 面錐位于模具內(nèi)側(cè)。由于運(yùn)種精鍛齒形模具的結(jié)構(gòu)較為特殊，采用現(xiàn)有的如授權(quán)公告號(hào)為 CN102658400B的中國(guó)發(fā)明專利中公開(kāi)的數(shù)控螺旋錐齒輪銳齒機(jī)無(wú)法對(duì)運(yùn)種"內(nèi)錐"螺旋錐 齒輪進(jìn)行銳齒加工，運(yùn)種數(shù)控螺旋錐齒輪銳齒機(jī)包括床身，床身上依次設(shè)置有橫向滑臺(tái)和 縱向滑臺(tái)，橫向滑臺(tái)上沿橫向滑臺(tái)滑動(dòng)方向移動(dòng)裝配有立柱，立柱上安裝有豎向滑臺(tái)，豎向 滑臺(tái)上安裝有刀具主軸箱，在縱向滑臺(tái)上安裝有回轉(zhuǎn)工作臺(tái)，回轉(zhuǎn)工作臺(tái)上設(shè)有用于安裝 齒巧的工件主軸箱，刀具主軸箱的朝向工件主軸箱的側(cè)面上設(shè)有刀盤，運(yùn)種數(shù)控螺旋錐齒 輪銳齒機(jī)只能加工一般的螺旋錐齒輪（外錐），在加工螺旋錐齒輪精鍛齒形模具（內(nèi)錐）時(shí) 會(huì)出現(xiàn)干設(shè)，不能直接對(duì)精鍛齒形模具進(jìn)行銳齒加工。
[0004] 目前在加工制作運(yùn)種精鍛齒形模具時(shí)，有的是先加工出一個(gè)形狀與精鍛螺旋錐齒 輪外形一致的"電極"，再通過(guò)電火花加工的方式把精鍛齒形模具上的齒形加工出來(lái)，也有 直接在加工中屯、上用指型銳刀"雕刻"模具的齒形。無(wú)論是電火花加工還是在加工中屯、上 "雕刻"模具，都存在著加工效率低的問(wèn)題，模具加工的時(shí)間往往是齒輪切削加工時(shí)間的20 倍W上，導(dǎo)致精鍛齒形模具制造成本居高不下。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明提供一種螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法，W解決現(xiàn)有技術(shù)中 的螺旋錐齒輪銳齒機(jī)加工調(diào)整計(jì)算復(fù)雜W至于不能用于加工精鍛齒形模具的技術(shù)問(wèn)題。
[0006] 本發(fā)明所提供的螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法的技術(shù)方案是：螺旋 錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法，所述的加工方法使用的機(jī)床包括機(jī)床底座，機(jī)床 底座上相互垂直設(shè)置有X向滑軌和Z向滑軌，Z向滑軌上滑動(dòng)安裝有Z向滑臺(tái)，Z向滑臺(tái)上 裝配有可繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)的用于裝夾精鍛模具的工件驅(qū)動(dòng)箱，X向滑軌上滑動(dòng)安裝有立柱，在立 柱上設(shè)有的Y向?qū)к壣匣瑒?dòng)安裝有Y向滑臺(tái)，Y向滑臺(tái)上安裝有用于安裝銳刀盤的刀盤驅(qū) 動(dòng)箱，刀盤驅(qū)動(dòng)箱可在所述Y向滑臺(tái)上繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，所述加工方法包括如下步驟：
[0007] 步驟一，刀盤驅(qū)動(dòng)箱上的刀盤主軸軸線隨刀盤驅(qū)動(dòng)箱繞X軸相對(duì)于Y向滑臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng) 設(shè)定a角W形成刀傾角，使刀盤驅(qū)動(dòng)箱上的銳刀盤在加工精鍛模具齒形時(shí)避免切削非加 工區(qū)域，刀盤主軸軸線在銳刀盤銳削加工精鍛模具齒形時(shí)保持固定；
[0008] 步驟二，將工件驅(qū)動(dòng)箱繞Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)設(shè)定齒巧安裝角，使加工出來(lái)的精鍛齒形模具 的大端和小端齒深滿足設(shè)計(jì)要求；
[0009] 步驟三改變立柱在X向滑軌上的位置及Y向滑臺(tái)在Y向滑軌上的位置，使加工出 來(lái)的精鍛齒形模具的螺旋角等于設(shè)計(jì)螺旋角；
[0010] 步驟四：修正立柱在X向滑軌、Y向滑臺(tái)在Y向滑軌、Z向滑臺(tái)在Z向滑軌上的位 置及工件驅(qū)動(dòng)箱的底座在Z向滑臺(tái)上的轉(zhuǎn)動(dòng)角度，使加工出來(lái)的精鍛齒形模具的齒槽兩側(cè) 的齒形角等于設(shè)計(jì)的壓力角；
[0011] 步驟五：調(diào)整刀盤驅(qū)動(dòng)箱上的刀盤的刀尖形成直徑，使加工出來(lái)的精鍛齒形模具 的齒槽的曲率半徑與設(shè)計(jì)的曲率半徑相同。
[0012] 上述步驟一中，設(shè)定a角大于最小調(diào)整角I，最小調(diào)整角I為：
[0013]
[0014] 其中，AA為干設(shè)量最大點(diǎn)在銳刀盤上的位置與模具齒巧上的干設(shè)量最大點(diǎn)之間 的距離，AB為切齒計(jì)算點(diǎn)到干設(shè)量最大點(diǎn)之間的距離，h為模具齒巧的全齒高，Ai為保持 安全距離的調(diào)整角的經(jīng)驗(yàn)值。
[0015] 基于所述的最小調(diào)整角I和精鍛齒形模具的螺旋角P按下式計(jì)算齒巧安裝角調(diào) 整量A丫，
[0016]
[0017] 根據(jù)精鍛齒形模具的齒面法矢與精鍛螺旋錐齒輪的齒面法矢相等的原則，計(jì)算精 鍛齒形模具的螺旋角P，確定刀傾調(diào)整后的刀位補(bǔ)償量，使模具齒形的螺旋角與精鍛成形 的螺旋錐齒輪的螺旋角相匹配，刀位計(jì)算式為，
[0018]
[0019] 其中，H和V分別為水平刀位和垂直刀位，Lm為中點(diǎn)錐距，rd為銳刀盤半徑，AH和AV為形成刀傾后的水平刀位和垂直刀位的修正量。
[0020] 根據(jù)齒輪齒形角和齒輪幾何參數(shù)，計(jì)算銳刀盤齒形角，協(xié)同調(diào)整刀位修正量、水平 輪修正量和安裝角修正量，使模具齒巧上被加工出的齒槽兩側(cè)的齒形角等于設(shè)計(jì)的壓力 角，銳刀盤齒形角I02為：
[0021]
[0022] 其中，a為齒頂角和齒根角之和，割為設(shè)計(jì)壓力角，01為設(shè)計(jì)螺旋角。
[0023] 利用單面法計(jì)算出采用銳齒加工時(shí)銳刀盤的內(nèi)外刀尖半徑和因刀傾產(chǎn)生的曲率 誤差，使精鍛齒形模具的齒面曲率半徑與精鍛成形的螺旋錐齒輪的齒面的曲率半徑吻合， 加工模具所用銳刀盤內(nèi)外刀尖的半徑的計(jì)算式為：
[0024]
[0025] 其中，B2為齒面寬，r1和r2分別為螺旋錐齒輪采用銳齒加工方法所計(jì)算出的銳刀 盤內(nèi)外刀尖的半徑，R2和R1分別為加工模具所用銳刀盤內(nèi)外刀尖的半徑。
[00%] 本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明所提供的加工螺旋錐齒輪精鍛齒形模具的加工方法 應(yīng)用于所使用的加工機(jī)床上，在Y向滑臺(tái)上安裝有用于安裝銳刀盤的刀盤驅(qū)動(dòng)箱，刀盤驅(qū) 動(dòng)箱繞X軸轉(zhuǎn)動(dòng)裝配在所述Y向滑臺(tái)上，通過(guò)計(jì)算設(shè)定刀盤驅(qū)動(dòng)箱中刀盤主軸軸線繞X軸 相對(duì)于Y向轉(zhuǎn)動(dòng)的角度可W在加工精鍛模具齒形時(shí)避免切削非加工區(qū)域，運(yùn)樣就可W用銳 齒加工螺旋錐齒輪的方法加工精鍛齒形模具，能大幅度提高精鍛齒形模具的加工效率，降 低精鍛齒形模具的加工成本。
【附圖說(shuō)明】
[0027] 圖1是本發(fā)明所提供的螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法中所使用的 加工機(jī)床的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028] 圖2是使用如圖1所示加工機(jī)床加工精鍛齒形模具時(shí)的加工示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0029] 如圖1、圖2所示，一種用于加工螺旋錐齒輪精鍛齒形模具的加工機(jī)床的實(shí)施例， 該實(shí)施例中的加工機(jī)床包括機(jī)床底座1，機(jī)床底座1上相互垂直的設(shè)置有X向滑軌2和Z向 滑軌13,在Z向滑軌13上滑動(dòng)安裝有Z向滑臺(tái)12,Z向滑臺(tái)12由Z向驅(qū)動(dòng)電機(jī)驅(qū)動(dòng)沿Z軸 往復(fù)運(yùn)動(dòng)，在Z向滑臺(tái)12上設(shè)置有用于裝夾待加工的螺旋錐齒輪精鍛齒形模具22的工件 驅(qū)動(dòng)箱9,該工件驅(qū)動(dòng)箱9的底座通過(guò)齒巧安裝角調(diào)整機(jī)構(gòu)10可在Z向滑臺(tái)12上繞Y軸轉(zhuǎn) 動(dòng)丫角，形成齒巧安裝角，工件驅(qū)動(dòng)箱9上裝夾的模具由伺服電機(jī)8驅(qū)動(dòng)蝸桿蝸輪機(jī)構(gòu)實(shí) 現(xiàn)分齒。
[0030] 本實(shí)施例中，在X向滑軌2上滑動(dòng)安裝有立柱6,立柱6上的Y向?qū)к?上滑動(dòng)安 裝有Y向滑臺(tái)5,在Y向滑臺(tái)5上安裝有用于安裝銳刀盤21的刀盤驅(qū)動(dòng)箱4,刀盤驅(qū)動(dòng)箱4 可繞X軸相對(duì)于Y向滑臺(tái)轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0031] 本實(shí)施例中，刀盤驅(qū)動(dòng)箱4上的銳刀盤2