[发明专利]带有传动轴套的伞形齿轮的加工工艺

说明书

技术领域

机械加工

背景技术

在机械制造中，常碰到这样的传动机械机构：它要求力矩依靠轴特别是中空的薄壁套筒结构传动，这种结构更难以加工。当中轴开始转动时，由于伞形齿轮在工作环境的要求，焊接缝的部分由于厚度小而极其容易断裂，在加工这个元件中，不管采用何种加工方式，由于轴套和伞齿轮相连之处没有办法采用退刀槽的加工方式解决刀具与工件相干涉问题。我们曾考虑采用斜插直伞齿法解决伞齿轮的加工，但碰到问题一是斜插伞齿方式加工精度较低，无法满足传动精度要求；二是斜插直伞齿时造成刀具与薄壁轴套尺寸干涉，把传动轴套插成很多孔洞，不得不进行修补，造成工件因焊补应力变形和降低扭矩承受力。况且斜直伞齿轮承受力矩小，没办法达到理想传递大力矩的要求。

发明内容

为了解决加工出高质量带有传动轴套的伞形齿轮的加工工艺中遇到的如下问题：轴套和伞齿轮相连之处没有办法采用退刀槽的加工方式解决刀具与工件相干涉；加工精度较低，无法满足传动精度要求；使该类工件易于加工，并达到高精度、大扭矩的传动能力。我们采用采用传动轴和伞齿轮分别制作，然后半成品焊接后再精加工的工艺。

本发明采用的技术方案是采用传动轴和伞齿轮分别制作，然后半成品焊接后再精加工的工艺，解决了这一问题，使加工精度达到理想状态，工件可承受力矩比原直伞齿方案提高20％~30％。

本发明的有益效果是，采用该工艺所生产的齿轮轴，焊接部位的刚度和强度，基本接近基体性能；齿轮加工精度高，可达8-7-7-aC级；传动力矩大，由于采用圆弧格里森制式斜伞齿轮，齿轮模数增大一级，接触面积增加，使额定可传动力矩比直伞齿轮增大20％~30％。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明地进一步说明。

图1是焊接加工后的工件

1-格里森制式圆弧斜伞齿轮；2-传动套筒；3-焊接缝，性能接近基体性能；4-和轴承内孔配合的轴表面；5-为加工需要增加的多余和轴承内孔配合的轴表面部位；6-套筒和轴承内孔配合的轴表面。

具体实施方式

我们姑且称这种方法为“假设引导法”，先“假设”把毛坯的尺寸定大，按照定大的毛坯引导加工。既先期把这种工件毛坯的外延尺寸、内径尺寸，长度都进行必要的做大，以利于在加工过程中把有些必要常用的加工方法能够更好的应用到加工过程中和后期精密加工留有余地。

(1)首先把经锻造后的毛坯，粗加工套筒的外围尺寸，使其比实际尺寸大2mm以上，内孔比实际尺寸小2mm，进行淬火热处理；

(2)按设计要求；将锻造后的齿轮毛坯，加工成格里森制式，齿宽中点螺旋角β＝35°的圆弧斜伞齿轮。经过多种探伤，对表面进行精加工，配对后进行渗氮热处理；但要求齿轮轴与轴承配合部位尺寸必须比实际轴承的宽度长一倍，并进行精密加工；内孔必须比实际内径小1mm，以保证热处理后的内径保留有精加工尺寸的余地。

(3)以圆弧斜伞齿轮轴预留的比轴承宽度长一倍的尺寸为基准(图1中序号4+5部分)，在焊接夹具上定位套筒的中心线。由于壁厚不到10毫米，承受的焊接热度和其他压力都比较弱，所以将传动轴毛坯与圆弧伞齿轮的传动端焊接时应选用激光焊接(按规定激光焊接焊缝部位不能大于4毫米，焊接后采用激光或氩弧焊条补焊到10毫米厚，比9.5毫米略厚，采用砂轮修正不平部分，(图1中序号3位置))，以保证焊后焊缝具有高的强度和不产生应力集中以及变形。

(4)焊接后对工件进行调质热处理。

(5)以预留的比轴承宽度长一倍轴的尺寸为基准(图1中序号4+5部分)，校核套筒的中心线，将焊接后的工件放置在高精度机床上，加工套筒上轴承与轴的配合尺寸(图1中序号6部分)，并精确地镗出中心轴孔(指图1中序号4+5+6部分的内孔)；最后切除多余的和轴承内孔配合的轴表面部位(图1中序号5部分)，插出套筒部位(图1中序号6部分内轴孔)的传动键槽或花键。最终钻出连接螺纹孔、套丝，完成图1形状零件的加工。