[发明专利]一种采用锥形滚压轮的齿轮滚轧成形方法

说明书

一种采用锥形滚压轮的齿轮滚轧成形方法，是用至少一个锥形滚压轮对坯料进行滚轧，所述锥形滚压轮的齿形沿轴向是变化的，各个滚压轮同向旋转，坯料轴向进给，依次实现初始滚轧阶段的分齿、成形阶段的突耳缺陷抑制以及滚轧后期的齿形轮廓的精整，在锥形滚压轮旋转中，随着坯料的轴向送进，坯料外缘依次发生并完成均匀分齿、齿形无突耳成形和齿廓精整过程，实现齿轮滚轧过程的精确成形。该方法工艺过程简便，易于实现，成形质量好，消除切除突耳的机械加工和保证齿廓尺寸精度的磨削加工，节省材料和加工工时，显著提高齿轮滚轧成形的生产效率和成形质量，并降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种用于滚轧圆柱齿轮的成形方法，属于齿轮轧制成形技术领域。

背景技术

齿轮是近代机器中最常见的机械元件之一，是机械产品的重要基础零部件。目前齿轮的主要生产工艺是切削加工与精密锻造成形等。圆柱齿轮的精密锻造成形工艺基本上是采用镦挤方法，这种封闭的成形方法使得金属毛坯在成形接近终了阶段的流动受到极大的限制，材料的变形抗力急剧上升，导致齿廓充填不完满、所需设备吨位大、模具工况恶劣、出模困难等。

轧制成形是一种连续的局部加载局部变形的回转塑性成形工艺，变形力显著降低，连续的回转运动也使得对模具的冲击作用较小，几乎不存在模锻成形出现的出模困难等问题。齿轮滚轧工艺体现了轧制成形方式的优势和齿轮锻造成形技术的优点，目前主要有两种基本成形方法：齿条滚轧成形及滚压轮滚轧成形。其中，滚压轮滚轧成形工艺更具有实用性。圆柱齿轮滚压轮滚轧工艺原理如图1所示，一对(或三个或更多)参数相同的滚压轮平行安装在两根主轴上，在传动机构的驱动下做同向和同步旋转。工件以其两端中心孔定位，始终与两个滚压轮处于自由对滚状态。在液压系统提供的滚压力作用下，两个滚压轮径向进给接触并挤压工件。随着挤入量的增加，工件外圆部分的金属在滚压轮间借助范成运动形成齿形，直至滚轧出整个齿轮结构。

齿轮滚轧成形典型的缺陷有如图2所示的齿形突耳、齿腹线不对称及端部鼓形等，其中突耳缺陷是齿轮滚轧成形工艺中最严重的质量缺陷，是成形过程中在齿形的顶部两侧形成的突起。突耳现象是由于在滚轧过程中与滚压轮接触的表层坯料流动较快而逐渐累积形成的，是齿轮滚轧成形变形方式下固有的变形特征，需要通过机械加工切除突耳。通过工艺参数调配，难以显著改善或消除齿形突耳现象。此外，滚轧成形初始阶段，坯料在随滚压轮旋转分齿时，由于打滑现象容易产生错齿现象，错齿与分齿不均都会影响滚轧成形质量，严重时导致成形失败。同时，在成形结束阶段，由于滚压轮齿顶、齿根与成形齿形齿根、齿顶同时都是接触的，而不是标准齿轮啮合传动时齿根与齿顶间保持一定的间隙状态，因此，旋转过程中，滚压轮齿顶与坯料旋出齿的齿廓底部、滚压轮齿根与坯料旋入齿齿廓顶部会发生干涉，迫使坯料齿形变形，而使得滚轧成形的齿廓精度得不到保证。

综上所述，现有的齿轮滚轧成形方法中，滚压轮轴相对于坯料轴之间只有径向送进运动与旋转运动，滚压轮轴与坯料轴之间并无相互的轴向运动，在该运动方式下，滚压轮的齿形结构沿轴向和环向必然为均布形式，使得齿轮滚轧成形中的初始咬入均匀分齿、成形阶段的突耳缺陷抑制以及成形后期齿形轮廓的精整难以通过一套滚压轮来实现。

发明内容

本发明针对现有齿轮滚轧成形技术中滚压轮与坯料之间只有径向送进运动和旋转运动的运动形式而对齿轮滚轧成形过程控制带来的限制，提出一种简单方便、成本低，能够实现均匀分齿、抑制突耳、精整齿廓的采用锥形滚压轮的齿轮滚轧成形方法。

本发明的采用锥形滚压轮的齿轮滚轧成形方法，是：

用至少一个锥形滚压轮对坯料进行滚轧，所述锥形滚压轮的齿形沿轴向是变化的，各个滚压轮同向旋转，坯料轴向进给，依次实现初始滚轧阶段的分齿、成形阶段的突耳缺陷抑制以及滚轧后期的齿形轮廓的精整；在锥形滚压轮旋转中，随着坯料的轴向送进，坯料外缘依次发生并完成均匀分齿、齿形无突耳成形和齿廓精整过程，实现齿轮滚轧过程的精确成形。