专利名称：齿轮定量冷精挤加工方法
技术领域：
本发明属于齿轮精挤加工方法领域。
大批量生产中，精挤齿轮加工是齿轮精加工中有效的加工方法之一。不仅生产效率高，而且设备和挤轮制造简单，挤轮寿命长。经过挤齿加工的齿轮齿面粗糙度低，有冷作硬化层，能提高齿轮使用寿命。目前国内外广泛采用的单挤轮、双挤轮和三挤轮挤齿工艺均采用定程定心控制方法。采用这种方法，挤齿前余量的均匀性对挤齿精度尤其是齿形精度有重要影响。它不但要求挤齿前齿廓余量分布规则，而且对不同齿轮齿厚的一致性要求很高。传统的“定程”精挤加工中，不考虑挤齿前齿形的加工余留的变化，都假定余量为一定值。当挤前齿厚余量分布较为分散时，冷精挤加工有可能产生加工缺陷，由于挤齿前所留余量有一个变化范围，因而每次挤掉的金属厚度不一，有时余量小，有时余量大，余量太小时不能完全去除表面缺陷，余量太大时会出现材料堆积或向四周流动产生飞边，影响表面质量。“定心”控制是指被精挤加工的齿轮轴心在挤轧过程中是固定的。当两个挤轮同时径向进给时，当两面挤轧力不相等时可能会将齿轮心轴挤弯。
本发明的目的是克服现有方法的不足，为提高冷精挤齿形的表面质量提出一种“定量”冷精挤加工方法。实验研究表明，在齿轮冷精挤加工时，挤轧余量存在一个最佳值，在这个最佳挤轧余量下挤出的齿轮精度高，表面质量好。“定量”精挤，就是在精挤过程中，按照最佳挤轧余量对齿轮进行挤轧。不论挤前齿轮留量多少，所被挤轧去的量是一定的。定量挤轧可以有效地消除齿厚变化对加工精度的影响，获得最佳齿形精度。采用定量挤轧精挤余量固定，齿形精度好。一批齿轮挤后齿形一致性好。这种方法控制系统简单，力的测量方便，挤轮寿命长，生产效率高。采用定量精挤加工，挤前留量可以适当放宽，降低成本。工件表面质量好，精度高。
本发明采用的技术方案是齿轮定量冷精挤加工方法，采用双挤轮双作用方式，“定量”控制挤轮径向进给量，实现齿厚挤齿余量的定量控制。所谓“定量”精挤是指在精挤过程中，精挤余量固定，根据齿轮最佳挤轧余量确定。在挤轧过程中，不论挤前齿轮留量多少，被挤轧去的量是一定的，能有效地消除齿厚变化对加工精度的影响，获得最佳齿形精度。
此方法要求在挤轮头架中安装测力传感器，利用力传感器实时测试挤轮的挤轧力大小和变化，从而确定力的控制阈值，进而控制挤轮进给量和进给速度。首先要确定挤轧初始位置，具体步骤是挤轧开始时，由力传感器[6]在线测量出挤轮和工件的接触力即挤轧力的大小。随着挤轮进给，挤轧力增大，当挤轧力达到某一预先确定的阈值时，把挤轮此时位置作为定量挤轧的初始位置，开始定量挤轧。挤轮进给一定量(最佳挤轧余量)，挤轮正转数圈，然后挤轮再反转数圈，完成挤轧，挤轮快速退回。挤齿过程中，工作台[11]带动被挤齿轮[1]在床身导轨上浮动，使精挤加工在水平方向上呈无心加工状态，提高加工精度。这种方法能消除由于齿轮节圆对定位孔偏心而给齿形挤轧精度带来的影响。
挤轮的径向进给通过齿条样板[7]上的工作斜面和随动伺服阀控制使双挤轮进给运动达到同步。齿条样板[7]向上运动，工作斜面[C1]、[C2]推动液压伺服阀[6]动作，控制液压油腔[1]带动挤轮作径向进给，同时由液压油缸[1]上的推杆[5]推动随动液压伺服阀[4]带动另一个液压油缸[2]动作，即带动另一个挤轮作径向同步进给运动，见附图2。
采用双挤轮双作用挤齿方式，双挤轮必须同步旋转，本方法采用两个液压马达分别驱动两个挤轮，两个液压马达[3]、[4]并联，并由同一换向阀[2]控制，实现双挤轮同步旋转，见附图3。精挤过程中，由于挤前齿轮为滚齿或插齿加工，每批齿轮的公法线长度在一定的范围内变化，不同批量中的工件差异很大。因此，挤轮在工进时，接触工件的的起点不尽相同。在定量挤轧中，终点随起点不同而不同，按最佳挤轧余量进行定量挤轧。
本发明的定量冷精挤加工方法，由于采用“定量”挤轧，对挤前留量可以适当放宽，降低对滚齿和插齿加工要求，降低成本。齿轮经冷精挤加工后，工件耐磨性、疲劳强度、使用寿命显著提高。齿面精度好，齿轮工作时噪声、振动小。挤轧加工齿轮表面变形均匀、齿面质量好，能提高齿形精度。
附
图1是齿轮定量冷精挤加工示意图。
其中1-被加工齿轮，2-液压马达，3-右挤轮，4-右挤轮头架，5-活塞杆，6-力传感器，7-固定支架，8-床身，9-工作台，10-工件头架，11-液压马达，12-固定支架，13-活塞杆，14-左挤轮头架，15-左挤轮。
附图2是齿轮定量冷精挤加工液压控制系统图。
其中1-左液压油缸，2-右液压油缸，3-力传感器，4-随动伺服阀，5-推杆，6-伺服阀，7-齿条样板，8-油箱，9-溢流阀，10-油泵，11-油箱。
附图3液压马达同步控制示意图。
其中1-油泵，2-换向阀，3、4-液压马达。
本发明的-个实施例，见附图1和附图2。结合附图进一步详细说明。工件[1]通过心轴安装在工作台[9]上，工作台可在床身导轨上浮动(滑动)，即工件可在两个挤轮间浮动，可以防止两边挤轧力不均匀，引起工件心轴弯曲变形。挤轮进给是通过齿条样板[7]上的工作斜面控制，工作斜面有两段[C1]和[C2]，分别用来控制挤轮的快速进给和工作进给。图示位置挤轮作工作进给。齿条样板上工作斜面推动伺服阀[6]右移液压油进入左液压缸的大腔，活塞杆固定不动，液压缸体向右移动，即左挤轮向右作工作进给。液压缸体[1]移动同时推杆[5]推动随动伺服阀[4]右移，液压油进入右液压缸体[2]的大腔，活塞杆不动，液压缸体向左移动，即右挤轮向左作同步进给运动，挤轮的工作进给，进给量是预先确定的。挤轮进给时，力传感器[3]实时测试挤轧力的大小，并发出信号，当挤轧力达到给定的值时，停止进给，挤轮正转数圈，再反转数圈，然后快速退回。挤轧完毕。利用本方法挤齿后齿面粗糙度低，可达Ra0．4～0．2μm。可以挤轧某些无法切削的多联齿轮。
权利要求
一种齿轮定量冷精挤加工方法，采用双挤轮双作用挤齿方式，其特征是(1)“定量”控制挤轮径向进给量，实现齿厚挤齿余量的定量控制，此方法要求在挤轮头架中安装测力传感器，利用力传感器实时测试挤轮的挤轧力大小和变化，从而确定力的控制阈值，进而控制挤轮进给量和进给速度，首先要确定挤轧初始位置，具体步骤是挤轧开始时由力传感器[6]在线测量，测出挤轮和工件的接触力，即挤轧力的大小，随着挤轮进给，挤轧力增大，当挤轧力达到某一预先确定的阈值时，把挤轮此时位置作为定量挤轧的初始位置，开始定量挤轧，挤轧进给一定量，不论挤前齿轮留量多少，都挤轧去一个定量(最佳挤轧余量)，挤轮正转数圈，然后再反转数圈，挤轧完毕后，挤轮快速退回，定量挤轧消除齿厚变化对加工精度的影响，获得最佳齿形精度；
(2)挤齿过程中工作台[9]带动被挤齿轮[1]在床身导轨上浮动，使精挤加工在水平方向上呈无心加工状态，提高加工精度；
(3)挤轮径向进给通过齿条样板[7]上的工作斜面和随动伺服阀控制，并使双挤轮进给运动达到同步。齿条样板[7]同上运动，工作斜面[C1]和[C2]推动液压伺服阀[6]动作，控制液压油腔[1]带动挤轮作径向进给，同时由液压油缸[1]上的推杆[5]推动随动液压伺服阀[4]带动另一个液压油缸[2]动作，带动另一个挤轮作径向同步进给运动；
(4)双挤轮双作用挤齿方式，双挤轮必须同步旋转，本方法采用两个液压马达分别驱动两个挤轮，两个液压马达[3]、[4]并联，并由同一换向阀[2]控制，实现双挤轮同步旋转。
全文摘要
本发明属于齿轮精挤加工方法领域。该发明采用双挤轮双作用挤齿方式、定量控制挤轮径向进给量,实现齿厚挤齿余量的定量控制,此方法首先要确定定量挤齿的初始位置,利用力传感器在线测量挤轮和工件间接触力,确定最佳挤轧余量进行定量挤轧。该方法可以消除齿厚变化对加工精度的影响,得到最佳齿形精度。此方法控制简单,力的测量方便,成本低,工作表面质量好,精度高。
文档编号F15B9/00GK1281760SQ99111820
公开日2001年1月31日 申请日期1999年7月23日 优先权日1999年7月23日
发明者贾振元, 郭东明, 纪洪军, 孙宝元, 王铿, 钱敏, 杨玉民, 赵福令 申请人:大连理工大学, 大连机床集团有限责任公司