小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮刨齿加工工艺

摘要

提供一种小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮刨齿加工工艺，包括备料、粗车、热处理、第一次精车、刨齿、第二次精车、钳工、表面处理步骤。第一次精车时，通过在工件精车加工制作径向凸台工艺头，并结合轴向螺纹压盖实现工件在专用工装夹具上的同轴轴向压紧固定装夹，从而实现小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮的刨齿加工，刨齿加工完成后，切除所制作的径向凸台工艺头，即可得到所需小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮。本发明采用简单的结构改进，解决小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮无法刨齿加工的问题；装夹牢靠，工件装取方便，专用工装夹具加工简便；产品合格率高；实现无法轴向压装类锥齿轮的加工制造。

说明书

技术领域

本发明属于齿轮加工技术领域，具体涉及一种小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮刨齿加工工艺。

背景技术

生产中，直齿锥齿轮的加工方法主要有刨齿、铣齿等，但有高精度要求的锥齿轮目前依旧采用刨齿加工。

刨齿机，是一种金属切削机床，以专用刀具刨齿刀来加工直齿圆锥齿轮的齿形。加工时，刨齿机的上、下刀架作直线往复的切削运动，整个刀架装在摇台上，并随摇台作一定的角度的摆动，与工件的相应角度的正反回转运动一起构成展成运动。切削过程中，刨齿刀切削刃顺序位置的包络线形成标准渐开线齿形。摇台上、下往复摆动一次，就完成一个齿的切削运动，这时工件随床鞍退出，转过一定角度进行分齿，然后床鞍又进到工作位置，开始切削第二个齿；待全部齿循环切削完毕后机床自动停止。

我们生产中常见到的直齿圆锥齿轮形状主要有通孔盘型类和轴型类。现有技术下，针对通孔盘类直齿圆锥齿轮零件的加工工艺，一般为：备料-粗车-热处理-精车-刨齿-钳工-表面处理工序。其中，在精车工序，只需要确保加工出的通孔盘类直齿圆锥齿轮零件内通孔尺寸公差与相邻端面垂直度公差满足设计要求即可；然后以此要素作为刨齿加工的定位基准。通过相应的刨齿芯轴工装同心轴向压紧齿盘后，就能完成齿盘在刨齿机上的制齿的加工。此类通孔盘类直齿圆锥齿轮的结构如图1所示，图中：工件4内通孔5及端面与芯轴6上相应轴小间隙配合，通过螺母7旋合芯轴6外螺纹并将工件4同心压紧固定在芯轴6定位端面从而实现工件1的轴向压紧固定；再将芯轴6上的

但是，针对如图2所示工艺要求的小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮工件的刨齿加工，通常小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮工件在电机连接中比较常见，这类齿轮工件的特点是模数小、尺寸小、而且基准孔为盲孔，芯轴无法从盲孔中伸出，因此无法使用螺母轴向压紧工件，采用传统轴向压紧装夹无法实现，因此也就无法实现刨齿加工，而采用其他加工方式，零件合格率极低。可见，要想完成这类工件的齿形加工，首先考虑的是如何实现齿轮工件在刨齿机床上的装夹定位；对此，参照常规锥齿轮加工工艺，提出如下改进技术方案。

发明内容

本发明解决的技术问题：提供一种小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮刨齿加工工艺，解决小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮刨齿加工无法在现有刨齿机上同心轴向压紧固定装夹，无法完成刨齿加工的技术问题。

本发明采用的技术方案：小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮刨齿加工工艺，包括备料、粗车、热处理、精车、刨齿、钳工、表面处理步骤，精车和刨齿步骤由如下步骤组成:

S1、第一次精车：在小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮工件盲孔尾端外圆柱面精车加工制作径向凸台工艺头；用工件盲孔将工件在小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具上同心定位；并使用小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具中具有的轴向螺纹压盖轴向压紧工件的径向凸台工艺头，从而实现工件在小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具上的同心轴向压紧固定装夹。

S2、刨齿：刨齿加工工件直齿锥齿齿形。

S3、第二次精车：精车去除工件第一次精车制得的径向凸台工艺头。

小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具由轴向螺纹压盖和芯轴组成；芯轴从后至前依次同心制有第一螺杆、第一光轴、第二螺杆、第二光轴；第一螺杆、第一光轴用于将专用工装夹具同轴固定装夹在刨齿机上；第二螺杆同心旋合适配连接轴向螺纹压盖；第二光轴同心过盈配合连接工件盲孔；轴向螺纹压盖盖体中心同心制有轴向台阶通孔；轴向台阶通孔后端制有细牙内螺纹；细牙内螺纹旋合适配连接第二螺杆；轴向台阶通孔前端制有台阶竖直压紧端面；台阶竖直压紧端面垂直于芯轴中心线，且台阶竖直压紧端面贴合适配压紧工件径向凸台工艺头外圆环竖直端面；同时工件前端椎体结构从轴向螺纹压盖前端伸出以待加工。

上述技术方案中，进一步地：工件盲孔直径φ小于等于5mm；工件盲孔轴向长度小于等于8mm。

上述技术方案中，进一步地：盲孔与径向凸台工艺头外圆环竖直端面在步骤S1、第一次精车时同次车削加工完成，且盲孔尺寸公差

上述技术方案中，进一步地：步骤S1、第一次精车还包括以加工好的盲孔和外圆环竖直端面为基准，掉头精车加工工件椎体结构和椎体结构轴端外竖直端面；并使椎体结构与其外竖直端面的跳动≤0.012；且椎体结构齿顶圆末端距离径向凸台工艺头外圆环竖直端面的轴向尺寸L比标准尺寸放大1.2～3mm。

上述技术方案中，进一步地：径向凸台工艺头外直径比工件椎体结构齿顶圆外直径大2～3mm。

上述技术方案中，进一步地：细牙内螺纹为M10×1.25细牙螺纹；第一螺杆为M10丝杆。

上述技术方案中，进一步地：步骤S3、第二次精车时，选择线切割或切断刀切断完成工件径向凸台工艺头的去除。

上述技术方案中，进一步地：选择切断刀切断加工时，使用卡爪夹持工件外圆及端面，用百分表找正工件外圆及椎体结构齿端面，用于防止切断时，工件切断端面与工件盲孔垂直度超差；待切断刀切除径向凸台工艺头后，还使用切断刀光整工件切断端面。

本发明与现有技术相比的优点：

1、本发明第一次精车时，盲孔与径向凸台工艺头外圆环竖直端面在步骤S1、第一次精车时同次车削加工完成，有效保证尺寸公差及垂直度形位公差，为后续刨齿加工奠定基准，满足刨齿加工精度和合格率要求。

2、本发明通过在工件上加工制作径向凸台工艺头，增加轴向压紧定位基准，解决了工件在刨齿机上的装夹定位问题；增大了定位面积，装夹牢靠。

3、本发明椎体结构齿顶圆末端距离径向凸台工艺头外圆环竖直端面的轴向尺寸L比标准尺寸放大1.2～3mm；协同径向凸台工艺头外直径比工件椎体结构齿顶圆外直径大2～3mm共同作用；有效避免了刨齿加工时，椎体结构锥顶角度14°58′52″与刨齿机床的轴向角度干涉，使得加工顺利进行。

4、本发明专用工装夹具，芯轴前端制有的第二光轴与盲孔在加工时只起同轴定位作用；刨齿加工的受力面变为轴向螺纹压盖的台阶竖直压紧端面以及工件的径向凸台工艺头，因此小尺寸结构的第二光轴不受力，有效避免刨齿加工时，专用工装夹具中芯轴断裂问题的出现。

5、本发明装夹方式牢靠，装取工件方便，所需专用工装夹具结构简单，加工简便，经济实用。

6、本发明采用增加工艺头，协同压盖轴向压紧的方式实现小尺寸盲孔小模数齿轮工件的刨齿加工，工件与工装紧密配合，增大受力接触面积，装夹可靠；螺纹压紧工件，装夹工件便捷；减少小模数齿轮刨齿过程中的产生的震颤、齿部光洁度差等现象；通过生产实践，对加工出的产品检测发现，锥齿轮齿部各参数齿数均满足要求，产品质量大大的提升，产品合格率显著提升；还适用于同类盲孔定位，但锥齿轮小端面无法轴向压装同类工件的加工制造，有效提高了机床利用率，为生产者提供可参考加工思路，为企业扩宽新的市场，适合推广。

附图说明

图1为现有通孔盘类直齿圆锥齿轮装夹示意图；

图2为本发明待加工的小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮工件工艺结构图；

图3为本发明工件精车加工制作径向凸台工艺头后的结构示意图；

图4为本发明加工径向凸台工艺头后的工件使用专用工装夹具装夹前的分解图；

图5为图4中小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具中的轴向螺纹压盖放大细节图；

图6为图4小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具的组合装夹状态示意图；

图7为图6的局部放大细节图；

图8为选择切断刀切断加工工件时的状态图；

图中：1-工件，101-盲孔，102-径向凸台工艺头，1021-外圆环竖直端面；103-椎体结构；2-小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具；2-1轴向螺纹压盖，2-101轴向台阶通孔，2-102细牙内螺纹，2-103台阶竖直压紧端面；2-2芯轴，2-201第一螺杆，2-202第一光轴，2-203第二螺杆，2-204第二光轴；3-切断刀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图2-8，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮刨齿加工工艺，包括备料、粗车、热处理、精车、刨齿、钳工、表面处理步骤。

(如图2所示)需要说明的是：本发明待加工的小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮工件1盲孔101直径φ小于等于5mm；所述工件1盲孔101轴向长度小于等于8mm，即所述工件1指的是小尺寸盲孔直齿锥齿轮工件。

本发明的改进在于：所述精车和刨齿步骤由如下步骤组成:(如图3所示)步骤S1、第一次精车：在小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮工件1盲孔101尾端外圆柱面精车加工制作径向凸台工艺头102。

通过增加径向凸台工艺头102，解决现有工件1无法轴向压紧固定的问题，从而实现工件1采用传统方式的装夹固定，进而实现盲孔类工件1的齿形加工。

具体地，所述径向凸台工艺头102的尺寸为φ7.8×1.5。工件盲孔101的尺寸为

可见，本发明通过在工件1上加工制作径向凸台工艺头102，增加轴向压紧定位基准，解决了工件1在刨齿机上的装夹定位问题；增大了定位面积，装夹牢靠。

使用时：用工件1盲孔101将工件1在小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具2上同心定位。

并使用小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具2中具有的轴向螺纹压盖2-1轴向压紧工件1的所述径向凸台工艺头102，从而实现工件1在小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具2上的同心轴向压紧固定装夹。

上述实施例中，进一步地：步骤S1、第一次精车还包括以加工好的盲孔101和外圆环竖直端面1021为基准，掉头精车加工所述工件1椎体结构103和椎体结构103轴端外竖直端面1031。

并使所述椎体结构103与其外竖直端面1031的跳动≤0.012。所述椎体结构103的锥度为14°58′52″。

且为了避免刨齿加工时，锥顶角14°58′52″与刨齿机轴向角度干涉问题的出现：所述椎体结构103齿顶圆末端距离所述径向凸台工艺头102外圆环竖直端面1021的轴向尺寸L比标准尺寸放大1.2～3mm，即将轴向尺寸L从4.82mm放大到6.12mm。

上述实施例中，进一步地：所述盲孔101与径向凸台工艺头102外圆环竖直端面1021在步骤S1、第一次精车时同次车削加工完成，且所述盲孔101尺寸公差

可见，本发明第一次精车时，盲孔101与径向凸台工艺头102外圆环竖直端面1021在步骤S1、第一次精车时同次车削加工完成，有效保证尺寸公差及垂直度形位公差，为后续刨齿加工奠定基准，满足刨齿加工精度要求。

在此基础上，同样为了避免刨齿机床产生径向角度干涉：上述实施例中，所述径向凸台工艺头102外直径比工件1椎体结构103齿顶圆外直径大2～3mm。

可见，本发明椎体结构103齿顶圆末端距离径向凸台工艺头102外圆环竖直端面1021的轴向尺寸L比标准尺寸放大1.2～3mm；协同径向凸台工艺头102外直径比工件1椎体结构103齿顶圆外直径大2～3mm共同作用；有效避免了刨齿加工时，椎体结构103锥顶角度14°58′52″与刨齿机床的轴向角度干涉，使得加工顺利进行。

步骤S2、刨齿：刨齿加工工件1直齿锥齿齿形。

步骤S3、第二次精车：精车去除工件1第一次精车制得的径向凸台工艺头102。

上述实施例中，进一步地：步骤S3、第二次精车时，选择线切割或切断刀3切断完成工件1径向凸台工艺头102的去除。

(如图8所示)上述实施例中，进一步地：由于径向凸台工艺头102的尺寸偏小，因此优先选择切断刀3切断加工方式，采用切断刀3切断加工时：使用卡爪夹持工件1外圆及端面，用百分表找正工件1外圆及椎体结构103齿端面，用于防止切断时，工件1切断端面与工件1盲孔101垂直度超差。

待切断刀3切除径向凸台工艺头102后，还使用切断刀3光整工件切断端面，至此完成步骤S3、第二次精车工序的加工。

后序还需要钳工去干净毛刺及工件的表面处理工序，这样即完成整个工件1的加工工艺。

(如图4、图5所示)本发明所使用的所述小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮专用工装夹具2由轴向螺纹压盖2-1和芯轴2-2组成。

所述芯轴2-2从后至前依次同心制有第一螺杆2-201、第一光轴2-202、第二螺杆2-203、第二光轴2-204。

其中，第一螺杆2-201为M10丝杆；第一光轴2-202外圆为

上述实施例中，进一步地：所述细牙内螺纹2-102为M10×1.25细牙螺纹；所述第一螺杆2-201为M10丝杆。

所述第二螺杆2-203同心旋合适配连接所述轴向螺纹压盖2-1；所述第二光轴2-204同心过盈配合连接工件1盲孔101。

所述轴向螺纹压盖2-1盖体中心同心制有轴向台阶通孔2-101；采用通孔结构，方便伸出。

所述轴向台阶通孔2-101后端制有细牙内螺纹2-102；采用细牙螺纹，精度高。

所述细牙内螺纹2-102旋合适配连接所述第二螺杆2-203；保证同心度。

所述轴向台阶通孔2-101前端制有台阶竖直压紧端面2-103；所述台阶竖直压紧端面2-103垂直于芯轴2-2中心线，且所述台阶竖直压紧端面2-103贴合适配压紧工件1径向凸台工艺头102外圆环竖直端面1021(如图6所示)，保证轴向压紧的定位基准精度可靠性。

可见，采用轴向压紧定位基准，在生产中，方便本发明待加工工件在常规机床上的装夹定位，提高专用工装夹具在普通机床上的装夹加工适用性，降低加工成本。

(结合图7)同时，所述工件1前端椎体结构103从所述轴向螺纹压盖2-1前端伸出以待加工。

可见，本发明专用工装夹具，芯轴2-2前端制有的第二光轴2-204与盲孔101在加工时只起同轴定位作用；刨齿加工的受力面变为轴向螺纹压盖2-1的台阶竖直压紧端面2-103以及工件1的径向凸台工艺头102，因此小尺寸结构的第二光轴2-204不受力，有效避免刨齿加工时芯轴2-2断裂问题的出现。

本发明的工作原理为：本发明采用增加工艺头，协同压盖轴向压紧的方式实现小尺寸盲孔小模数齿轮工件的刨齿加工，工件与工装紧密配合，增大受力接触面积，装夹可靠；螺纹压紧工件，装夹工件便捷；减少小模数齿轮刨齿过程中的产生的震颤、齿部光洁度差等现象；通过生产实践，对加工出的产品检测发现，锥齿轮齿部各参数齿数均满足要求，产品质量大大的提升，产品合格率显著提升；还适用于同类内盲孔定位，但锥齿轮小端面无法轴向压装同类工件的加工制造；提高了机床利用率，为生产者提供可参考加工思路，为企业扩宽新的市场，适合推广。

通过以上描述可以发现：本发明装夹方式牢靠，装取工件方便，所需工装加工简便；增加工艺头并使用螺纹压盖的方式轴向压紧特制工艺头，使工件专用工装夹具能够紧密配合，受力面积增大；避免专用工装夹具的芯轴断裂，安全可靠；螺纹装夹，装夹简单便捷；震颤减少、齿部光洁度提升；锥齿轮齿部各参数齿数工艺质量显著提升，克服小尺寸盲孔小模数直齿锥齿轮产品合格率低的难题。

综上所述，本发明装夹固定牢靠，工件装取方便，所需专用工装夹具结构简单，加工简便，经济实用，适合推广。

本说明书中的各个实施例均采用相关的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围内。