一种用于生产隔热铝型材的滚齿轮设备的制作方法

本发明涉及铝型材加工技术领域，尤其涉及一种加工隔热铝型材的滚齿轮。

背景技术：

隔热铝合金又叫断桥铝合金，它是以低热导率的非金属材料(隔热条)将铝合金既隔开又紧密连接成一个整体，阻断铝合金的热传导的一种隔热型的铝型材，依其复合方式的不同可分为穿条式隔热铝合金及注胶式隔热铝合金。相较于传统铝合金型材，隔热铝合金在保温、隔音、耐冲击、气密性、水密性等方面均有质的提升，是满足建筑节能要求的一种新型建筑材料。

穿条式隔热铝合金型材根据隔热条形状差异，可分为"i"型隔热条隔热铝合金型材、"c"型隔热条隔热铝合金型材、"o"型隔热条隔热铝合金型材。本发明针对"i"型隔热条隔热铝合金型材和"o"型隔热条隔热铝合金型材，"i"型隔热条隔热铝合金型材存在双槽口，同时对两槽口滚齿后，配套使用双支"i"隔热条，"i"型隔热条隔热铝合金型材用铝量较多，工艺繁琐，浪费原材料与生产辅助材料；"o"型隔热条隔热铝合金型材为单槽口，配套使用单支"o"型隔热条，"o"型隔热条隔热铝合金型材相较于"i"型隔热条隔热铝合金型材，不仅减少用铝量(2根"i"型隔热条中间部分)，简化生产工艺，且节约材料(包含型材原铝、型材配件，设备配件等多方面)，成本显著降低，具有更好的应用前景。

但由于目前滚齿技术原因，"o"型隔热条隔热铝合金型材力学性能不达标，严重影响其市场前景。"o"型隔热条隔热铝合金型材力学性能不达标的原因除受铝合金及"o"隔热条本身质量的影响外，其生产操作工艺及参数要求至关重要；而"o"型隔热条隔热铝合金型材力学性能特征值能否达标，滚齿、滚压是重点，难点，滚压成形后的隔热铝合金型材力学性能达标与否取决于滚齿齿深是否达标，滚齿越深则齿尖越尖，对隔热条的咬合能力越强，即力学性能越好。根据标准，隔热铝合金型材胶条槽口齿状结构的齿尖宽度为0.05-0.10mm，才能保证其力学性能特征值≥24n/mm，才能保证产品检验合格。而目前行业内由于滚齿轮设计限制，经滚齿轮滚齿后，型材胶条槽口齿状结构的齿尖宽度一般大于0.30mm，从而导致使用单条"o"型隔热条隔热铝合金型材的力学性能检测不达标。

同样在型材胶条槽口齿状结构不达标的情况下，"i"型隔热条隔热铝合金型材力学性能能够满足标准要求(纵向剪切、横向拉伸以及高温持久荷载横向拉伸试验满足其特征值≥24n/mm)的原因是，由于"i"型隔热条隔热铝合金型材装配双支"i"型隔热条，双支"i"型隔热条相互分担力学性能剪切力负担值。而"o"型隔热条隔热铝合金型材装配单支隔热条，同样条件下力学性能不及"i"型隔热条，无法达到标准要求。为使"o"型隔热条隔热铝合金型材力学性能达到标准要求，需提高隔热铝合金型材槽口滚齿齿深及尖锐程度，如若不提高隔热铝合金型材槽口滚齿齿深及尖锐程度，为提高型材槽口对隔热条的咬合能力，装配时必然增大滚压盘压力，会导致隔热铝合金型材受力变形，影响型材组合尺寸精度；同时受滚齿轮材料强度、硬度影响，也不能通过增加滚齿轮齿密度的方法来减小型材滚齿齿尖宽度，因为滚齿轮齿密度越大，槽口齿则越短小，在隔热铝合金型材槽口滚出的齿深越浅，且齿间隙易堵塞，造成无法生产。因此，提供一种能够生产出力学性能达标、不易松脱的"o"型隔热条隔热铝合金型材且寿命长的滚齿轮是业内急需解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明旨在解决上面描述的问题。本发明的目的是提供一种滚齿轮，使得在"o"型隔热条隔热铝合金型材槽口滚出的齿状结构的齿尖宽度降低到0.05mm，同时，使用本发明的滚齿轮滚压铝型材制得的"o"槽口齿状结构对隔热条的咬合能力的力学性能满足标准要求。

沿滚齿轮圆周面分布n个正滚齿；正滚齿两侧分别设置m个第一侧滚齿以及p个第二侧滚齿；第一侧滚齿与第二侧滚齿分别位于滚齿轮的两个端面，并以齿轮轴线为中心呈辐射状分布。

第一侧滚齿在接近正滚齿的位置向所述正滚齿倾斜，倾斜角度为α；第二侧滚齿在接近正滚齿的位置向正滚齿倾斜，倾斜角度为β。

第一侧滚齿的齿根、第二侧滚齿的齿根和正滚齿的齿根相通；第一侧滚齿的齿顶、第二侧滚齿的齿顶和正滚齿的齿顶相连。

第一侧滚齿的倾斜角度α等于第二侧滚齿的倾斜角度β。

第一侧滚齿与第二侧滚齿以齿轮轴线为中心呈辐射状均布，且第一侧滚齿和第二侧滚齿对称设置。

正滚齿的滚齿为直齿；正滚齿的滚齿齿形为沿径向方向隆起的三棱柱状尖形齿，且第一侧滚齿和第二侧滚齿的齿形为与正滚齿相连并成一定角度的三棱柱状尖形齿。n个正滚齿沿滚齿轮圆周面均匀分布；正滚齿的齿高为c，第一侧滚齿的齿高为b，第二侧滚齿的齿高为d；正滚齿齿宽a；滚齿轮厚度为h；其中，b＝c＝d＝0.8～1.2mm；滚齿轮齿顶圆的直径为75-85mm；滚齿轮正滚齿，第一侧滚齿，第二侧滚齿的齿数n＝m＝p＝220～235；正滚齿的齿宽a＝2.8～3.5mm，滚齿轮厚度h＝5～8mm；第一侧滚齿的倾斜角度α和第二侧滚齿的倾斜角度β为17～24度。

滚齿轮上设置有凸台，凸台高度为z，z＝0～5mm。

一种滚齿轮设备使用本发明涉及的滚齿轮。

本发明的滚齿轮沿滚齿轮圆周面(即齿轮正面)设置了225～235个正滚齿，同时增大了滚齿轮正滚齿的齿宽(目前生产隔热铝合金型材的滚齿轮的正面尺寸为2.30mm，且没有滚齿)。本发明的滚齿轮正滚齿齿宽为2.80～3.50mm，可利用正滚齿对槽口进行预开齿。本发明中的滚齿轮两侧设置有第一侧滚齿、第二侧滚齿，第一侧滚齿、第二侧滚齿齿形向正滚齿倾斜一定角度，并与正滚齿两侧相连，第一侧滚齿、第二侧滚齿分别与正滚齿的数量相同。优选地，本发明的滚齿轮的正滚齿的齿数为230齿，第一侧滚齿、第二侧滚齿分别与正滚齿的数量相同均为230齿。在正滚齿对铝型材的槽口滚压进行预开齿的过程中，侧滚齿逐步介入到开齿的过程，进一步增大开齿效果，并分担正滚齿的剪切力负担。

本发明的滚齿轮较旧式滚齿轮而言，齿数减少，使得滚齿过程中后齿与前齿之间的角度增大，使得每个齿的齿尖形成的钝角角度更大，因此滚齿轮挤压铝型材在铝型材上挤压形成的齿状结构的齿尖角度更大，由于滚齿轮正面加齿且齿宽加大，使得在铝型材上挤压形成的齿状结构的齿尖宽度更小。在滚齿的过程中，先由正滚齿破开铝材，随后侧滚齿对铝材进行更深的挤压，位于两个相邻侧滚齿之间的铝材在挤压力的作用下发生变形，变形方向为不受阻挡的滚齿轮的侧滚齿齿根方向，即对应于隔热铝合金型材的隔热条槽口的齿状结构的齿尖方向，使得被挤压出的隔热铝合金型材的隔热条槽口处的齿形更完整，齿尖宽度更小，齿尖更尖，更易于铝型材隔热槽槽口齿尖刺入隔热胶条，与隔热胶条紧密咬合，从而提升隔热铝合金型材的力学性能。

目前行业内由于滚齿轮设计限制，滚齿后，型材隔热条槽口齿状结构的齿尖宽度一般大于0.30mm。装配隔热条后，由于槽口齿尖不尖，导致槽口齿状结构对隔热条的咬合能力不强，在单支"o"型隔热条装配过程中，为了尽可能提升力学性能，装配时需加大滚压盘施加的滚压力(超过500kg力)并反复滚压，导致滚压出的铝型材存在"收口"变形的现象。即使如此，其力学性能仍不够理想。本发明优化了滚齿轮的结构，滚齿轮在滚压铝型材槽口开齿时，先进行预开齿，并在此基础上进一步拓深拓宽，使得在铝型材隔热条槽口上滚出的齿状结构的齿尖宽度降低到0.05mm，装配后槽口齿状结构对隔热条的咬合能力显著增强，使"o"型隔热条隔热铝合金型材的力学性能满足标准要求，是行业内的一个重大突破。同时，可适当降低装配过程滚压盘的滚压力(350-500kg力)，也无需反复滚压，在保证其力学性能达标的同时，可避免"收口"现象的产生，并提升生产效率。

综上所述，本发明的滚齿轮使得"o"型隔热铝合金型材在滚齿后达到标准要求的力学性能，可以满足使用要求，并可替代"i"型隔热条隔热铝合金型材，从而达到节约成本，提高生产效率的目的，更适应市场需求，有利于工业推广使用。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是本发明的用于生产隔热铝型材的滚齿轮的外观示意图；

图2是本发明用于生产隔热铝型材的滚齿轮的剖面视图；

图3是本发明用于生产隔热铝型材的滚齿轮的正滚齿和侧滚齿的放大图；

图4是本发明的用于生产隔热铝型材的滚齿轮的正视图；

图5是本发明的用于生产隔热铝型材的滚齿轮的侧视图；

图6是本发明的用于生产隔热铝型材的滚齿轮开齿效果示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

下面将通过具体实施例的方式详细解释本发明提供的用于生产隔热铝型材的滚齿轮。

如图1～5所示，一种用于生产隔热铝型材的滚齿轮，沿圆周面分布n个正滚齿20；正滚齿20两侧分别设置m个第一侧滚齿30以及p个第二侧滚齿40。

第一侧滚齿30与第二侧滚齿40分别位于滚齿轮的两个端面，并以齿轮轴线为中心呈辐射状分布。

第一侧滚齿30在接近正滚齿20的位置向正滚齿20倾斜，倾斜角度为α。第二侧滚齿40在接近正滚齿20的位置向正滚齿20倾斜，倾斜角度为β。

第一侧滚齿30的齿根、第二侧滚齿40的齿根和正滚齿20的齿根相通；第一侧滚齿30的齿顶、第二侧滚齿40的齿顶和正滚齿20的齿顶相连。

第一侧滚齿30的倾斜角度α与第二侧滚齿40的倾斜角度β相等。

第一侧滚齿30与第二侧滚齿40以齿轮轴线为中心呈辐射状均布，所述第一侧滚齿30和第二侧滚齿40对称设置。

其中，n＝m＝p＝220～235。可以选择，n＝225、227、228、230、232、234或235。

优选地，n＝m＝p，在此条件下在铝型材上滚压出的齿状结构更加美观，而且在铝型材隔热槽口两侧滚出的齿状结构对称，齿尖与齿尖相对，更有利于咬合胶条。最优选地，n＝m＝p＝230，目前现有的滚齿轮设有滚齿240个，本发明将齿数减少10齿，转变为230齿，齿数减少，使得滚齿过程中后齿与前齿之间的角度增大，使得每个齿的齿尖形成的钝角角度更大，因此滚齿轮挤压铝型材在铝型材上挤压形成的齿状结构的齿尖角度更大，由于滚齿轮正面加齿且齿宽加大，使得在铝型材上挤压形成的齿状结构的齿尖宽度更小。更易于铝型材的滚齿刺入隔热胶条，与隔热胶条紧密咬合，从而提升胶条的力学性能。

正滚齿20的滚齿为直齿；正滚齿20的滚齿齿形为沿径向方向隆起的三棱柱状尖形齿，且第一侧滚齿30和第二侧滚齿40的齿形为与正滚齿20相连并成一定角度的三棱柱状尖形齿。

正滚齿20、第一侧滚齿30、第二侧滚齿40的齿尖的宽度相同，正滚齿20的齿高为c，第一侧滚齿30的齿高为b，第二侧滚齿40的齿高为d；正滚齿20齿宽为a。

如图3，正滚齿20的齿高为c，其中，c＝0.80～1.20mm。例如，在实际操作过程中，可以选择c＝0.80mm、0.90mm、1.00mm、1.10mm、1.20mm。

优选地，c＝b＝d，这样设置可以使滚齿轮在结构上左右对称，在滚齿的过程中，第一侧滚齿和第二侧滚齿承受相同大小的挤压力，并使横向压力互相抵消，增加滚齿轮使用寿命。同时，可以使在铝型材隔热槽上滚出的齿形结构对称，对隔热条的咬合力更均匀，提高隔热铝型材的质量。

正滚齿20齿宽a＝2.8～3.5毫米，滚齿轮厚度h＝5～8mm，第一侧滚齿的倾斜角度α和第二侧滚齿的倾斜角度β为17～24度，优选地，α＝β＝20度。正滚齿20的齿宽a大于铝型材隔热槽槽口的宽度，而且由于正滚齿为直齿，在滚压开齿的过程中，正滚齿首先与铝型材隔热槽口两侧铝材接触，并对槽口铝材施加竖直向下的力，将槽口铝材破开，形成预开齿，预开齿过程中，铝型材槽口承受向两边的压力较小，同时，因为预开齿的作用，两侧滚齿对铝型材槽口进一步开齿时，可以在很大程度上降低对铝型材槽口向两边的挤压力，减少型材的变形。特别提出，本发明涉及滚齿轮相比目前现有技术中的滚齿轮，具有更宽的正面轮廓，即正滚齿部分的宽度，如果正面轮廓尺寸低于2.30mm，易导致正滚齿20滚压时直接压至铝型材槽口底部，从而导致铝型材变形等问题，因此正面尺寸设为2.80-3.50mm。例如，在实际操作过程中，可以选择滚齿轮正滚齿20的宽度a＝2.80mm、3.00mm、3.20mm、3.40mm、3.50mm。

为使滚齿后铝型材隔热槽口的齿形结构更美观，本实施例中n个正滚齿20沿滚齿轮圆周面均匀分布。

如上所述，如图3所示，由于第一侧滚齿30和第二侧滚齿40设置了倾角α和β，第一侧滚齿30自滚齿轮端面向正滚齿20方向延伸并与正滚齿20连接，；第二侧滚齿40自滚齿轮另一端面向正滚齿20方向延伸并与正滚齿20连接，第一侧滚齿30和第二侧滚齿40与正滚齿20连接形成前窄后宽的几字形轮廓。在此条件下，第一侧滚齿30、第二侧滚齿40自与正滚齿20连接处向外延伸并逐渐拓宽。当滚齿轮对铝型材的槽口进行滚压时，第一侧滚齿和第二侧滚齿在正滚齿预开齿处持续施加剪切和挤压，有效增强开齿效果，开齿更深齿形更完整，齿尖尺寸更小。如图6所示，滚齿后在铝型材隔热条槽口形成齿状结构，齿状结构的齿尖的宽度为f，由图可见，开齿越深，齿形越完整，齿状结构的齿尖宽度f越小，本发明所述滚齿轮在铝型材上滚齿形成的齿状结构的齿尖宽度f可以达到0.05～0.10mm；

滚齿轮齿顶圆的直径为75-85mm。例如，在实际操作过程中，可以选择，滚齿轮齿顶圆的直径为75mm、77mm、79mm、80mm、82mm、84mm或85mm。

为增加滚齿轮强度，滚齿轮上可以设置有凸台，凸台高度为z，z＝0～5.00mm，实际操作中，可以选择1.00mm、2.00mm、3.00mm、4.00mm,5.00mm。

需要说明的是，本发明的第一侧滚齿30、第二侧滚齿40对称设置于滚齿轮两侧，第一侧滚齿30与第二侧滚齿40之间发生遮挡，不能在同一附图中表示出来。

一种使用上述用于生产隔热铝型材的滚齿轮的滚齿轮设备，包括操作台、设置于操作台上的滚齿轮、与滚齿轮的轴心连接用于调节滚齿轮的水平位置的垂直定位轮、与滚齿轮连接用于调节滚齿轮的高度位置的升降架、分别与垂直定位轮和升降架连接的调节手柄以及与滚齿轮控制连接的控制按钮。

在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括……”限定的要素，并不排除在包括要素的物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，仅仅参照较佳实施例对本发明进行了详细说明。本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。