[发明专利]齿轮的加工方法及加工装置

说明书

本发明提供了一种齿轮的加工方法，采用温挤成形和冷挤整形相结合的方法可大幅提高目标齿轮塑性成形的精度，获得的目标齿轮无需再进行机械切削精加工，且冷挤整形具有加工强化的作用，有利于齿面接触疲劳强度的提高和目标齿轮零件功能密度的提升。本发明还提供了一种齿轮的加工装置，包括温挤成形模具和冷挤整形模具，通过对温挤成形模具的温挤凸模和温挤凹模、冷挤整形模具的整形凸模和整形凹模的结构进行改进，降低了挤压变形的抗力，通过温挤压和冷挤压，使坯料产生塑性变形，直接得到目标齿轮。

技术领域

本发明属于齿轮制作技术领域，更具体地说，是涉及一种齿轮的加工方法及加工装置。

背景技术

齿轮作为机械传动系统中最基本的零件之一，在工程领域特别是在装备制造业有着极其广泛的应用。其中，直齿圆柱齿轮作为最典型的齿轮零件，其形状较为复杂，且尺寸精度、表面质量和机械性能要求很高。当前，直齿圆柱齿轮的制造以传统的切削加工为主，存在耗材、耗能、低效和高成本的弊端，尤其是金属纤维流线被切断，导致材料性能不能得到充分发挥，降低了零件的功能密度。

发明内容

本发明的目的在于提供一种齿轮的加工方法及加工装置，旨在解决现有的直齿圆柱齿轮的制造以切削加工为主，存在耗材、耗能、低效和高成本的弊端，尤其是金属纤维流线被切断，导致材料性能不能得到充分发挥，降低了零件的功能密度的问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供一种齿轮的加工方法，包括如下步骤：

下料步骤，根据等体积原理，制作与目标齿轮设计尺寸等体积的坯料；

模具预热步骤，对温挤凹模的模腔进行预热，使温挤凹模的模腔的温度达到200±20℃，温挤凸模的尺寸与目标齿轮的尺寸一致，温挤凹模的轮廓在目标齿轮轮廓的基础上预设的偏置量Δ＝0.3mm～0.8mm；

坯料润滑步骤，在坯料的表面均匀涂抹润滑剂；

坯料加热步骤，对涂抹润滑剂后的坯料进行加热，使坯料外部变形区的温度达到温挤的温度范围，而内部仍保持相对于外部较低的温度；

温挤成形模具润滑步骤，温挤成形前在温挤凹模的模腔的表面均匀涂抹润滑剂；

温挤成形步骤，将加热后的坯料放入温挤成形模具中进行温挤成形，获得齿坯；

冷挤整形模具润滑步骤，冷挤整形前在整形凹模的模腔的表面均匀涂抹润滑剂；

冷挤整形步骤，将冷却后的齿坯放入冷挤整形模具中，利用整形凸模和整形凹模对其进行冷挤整形，得到目标齿轮。

进一步地，整形凸模采用直径与目标齿轮的齿根圆直径相同的圆柱凸模。

进一步地，整形凹模的轮廓尺寸确定方法为：

确定齿侧和齿根的实际整形量，齿侧和齿根的理论整形量为偏置量Δ，温挤时模具的弹性变形和坯料的热膨胀引起的整形量的偏差值为δ＝0.0015mm～0.0025mm，确定齿侧和齿根的实际整形量为Δ+δ；

确定齿顶的实际整形量，温挤成形过程中齿顶的欠充形系数为f，温挤凹模的齿顶圆半径为R_d，齿顶的实际整形量为Δ-fR_d；

确定整形凹模的轮廓尺寸，冷挤时模具和齿坯的弹性变形量为δ'＝0.001mm～0.0015mm，整形凹模的齿侧和齿根的轮廓尺寸为齿坯的齿侧和齿根轮廓沿径向向内偏置Δ+δ+δ'；整形凹模的齿顶的轮廓尺寸为齿坯的齿顶的轮廓沿径向向内偏置Δ-fR_d+δ'。

进一步地，坯料的直径与目标齿轮的分度圆直径差值范围为-0.5mm～0mm。