[发明专利]直齿锥齿轮精锻模具制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种锻造用模具的制造方法，特别是一种精锻齿轮的模具制造方法。

背景技术

齿轮是配对啮合类产品，其齿形状及精度决定啮合传动质量。汽车后桥差速器中的直齿锥齿轮是直接传输动力扭矩的零件，除满足形状和精度要求外，还要有足够的强度。否则，将影响汽车传动机构质量及汽车安全性。当今时代，直齿锥齿轮的制造方法主要有金属切削成形法和精密锻造成形法。由于精密锻造使齿轮金属组织更加致密，以及不破坏金属流线等特点而获得广泛应用。精密锻造齿轮的关键是精锻模具的设计与制造。现有技术制造直齿锥齿轮精密锻造模具主要有两种方法：

第一种方法：首先在刨齿机或高速加工中心上按被加工齿轮的设计参数加工出合格的一对齿轮电极，然后利用齿轮电极在电火花机床上对模坯进行放电加工，去除应切削材料而获得齿轮模具，因电火花机床加工出的模具表面粗糙，最后要对加工面进行抛光处理。

第二种方法：根据被加工齿轮参数直接建立该齿轮的模具模型，生成加工代码，在高速加工中心直接加工出齿轮模具。

上述两种现有技术都能够制造出精密锻造齿轮模具，但都存在一些不足，有些甚至对精密锻造齿轮模具制造质量有负面影响。例如，第一种方法因齿轮电极在放电加工过程中自身有微量损耗，其结果是降低模具制造精度。另外，加工表面因电蚀而形成变质层，表面存在残余应力，以及加工面粗糙度大，后续抛光处理不仅耗用工时，也降低了模具的制造精度。第二种方法尽管加工精度高，但制造成本大，特别是加工高硬度模具钢时因刀具磨损增加制造成本。

发明内容

本发明主要针对现有技术的不足，提出一种低加工成本、制模效率高、模具精度高、成形质量好的直齿锥齿轮精锻模具制造方法。

本发明通过下述技术方案实现技术目标。

直齿锥齿轮精锻模具制造方法，该方法包括顺序实施的粗成形加工和精成形加工。其改进之处在于：所述精成形加工方法按以下步骤实现：(1)将粗成形加工用的齿轮电极转换成模具模型，重新生成加工代码；(2)将已粗成形加工的模坯定位在高速加工中心；(3)在高速加工中心上按加工代码实施微量切削至模具模型精确成形。

上述技术方案有机结合两种不同形式的加工方法，即在同一定位基准条件下，分别用电火花机床实施模具初步成形，用高速加工中心实施模具精成形加工。粗成形加工承担应去除材料的92～96％。精成形加工承担余下4～8％的应去除材料。

本发明与现有技术相比，具有以下积极效果：

在同一定位基准下分两步实施模具成形加工，充分利用不同加工方法的技术优势，构成优于现有技术的直齿锥齿轮模具制造方法。采用该方法制造的直齿锥齿轮模具精度高、成形好、工期短及制作成本低，而且精成形加工去除掉电火花成形加工时留下的变质层，有效降低模具加工面上的残余应力，提高模具的使用寿命。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明。

直齿锥齿轮精锻模具制造方法，该方法包括顺序实施的粗成形加工和精成形加工。所述粗成形加工包括下列步骤：(1)建立直齿锥齿轮的电极模型，生成加工代码；(2)在高速加工中心上按加工代码加工出直齿锥齿轮的电极；(3)利用该电极在电火花机床上对定位的模坯进行放电加工。通过电极放电加工去除92～96％的应去除材料，实现模具粗成形加工。本实施例中粗成形加工承担应去除材料的95％，也就是说在运行成本低的电火花机床上完成主要应去除材料的加工。本发明由高速加工中心完成留下的5％应去除材料加工，精成形加工的具体步骤是：将直齿锥齿轮电极模型转换成模具模型，重新生成加工代码，然后，将已粗成形加工的模坯在同一基准上定位，在高速加工中心上按加工代码实施模具精成形加工。

本发明在同一定位基准下分两步实施模具成形加工，充分利用不同加工方法的技术优势，合理地分步实施粗成形加工和精成形加工，创造出优于现有技术的直齿锥齿轮精锻模具制造方法。采用该方法制造的直齿锥齿轮精锻模精度高，成形好、工期短及制作成本低，而且精成形加工去除掉电火花成形加工时留下的变质层，有效降低模具加工面上的残余应力，提高模具的使用寿命。

在不同设备上分步实施粗成形加工和精成形加工是方法创新，在粗成形加工和精成形加工时合理分担不同量的应去除材料加工任务，是实现精成形加工的技术保障措施。若粗成形加工量大于应去除材料量的96％，精成形加工不能全部去除掉电火花成形加工时留下的变质层，模具加工面存留残余应力，不利于模具使用寿命。若精成形加工量小于应去除材料量的92％，则因刀具磨损增加模具制造成本，同时也增加模具制造工期。本发明在模具材料硬度高的情况下，优先考虑粗成形加工多承担应去除材料的加工任务，即选用上限指标值。反之，则选用下限指标值。