[发明专利]渗碳淬火齿轮淬前加工方法

说明书

本发明涉及齿轮加工领域，公开了一种渗碳淬火齿轮根部加工方法。该方法在盘铣刀粗开齿时，同一模数的齿轮共用一种盘铣刀，将加工中常遇到的同一模数中最少齿数和最多齿数的被加工齿轮参数找出，计算出最少齿数齿轮的平均压力角和最多齿数齿轮的平均压力角，取得压力角中间值，根据压力角中间值和模数选定盘铣刀，利用该盘铣刀加工同一模数的齿轮；再利用磨前留量滚刀对齿轮坯件进一步加工。本发明可以在盘铣刀粗开齿中更大化地切除余量，减少磨前留量滚刀的加工量，进而提高加工效率，缩短加工周期。

技术领域

本发明涉及齿轮加工领域，尤其是一种渗碳淬火齿轮根部加工方法。

背景技术

为了提高啮合齿轮齿部基体硬度，并提高齿轮精度等级，现大部分齿轮、齿轮轴设计采用了渗碳淬火，并在后续加工中磨齿。

如图1所示，齿轮根部圆弧是为了减少渗碳淬火时，因应力集中使根部产生裂纹，同时也是为了防止磨削时砂轮碰撞齿轮的齿部分，加大砂轮的磨削负荷，对齿面的加工质量产生负面影响。

齿轮根部圆弧是由带有凸角的滚刀，俗称磨前留量滚刀加工完成。刀具的凸角设计除根据被加工件的齿形，还必须考虑淬火处理产生的变形、涨大及磨削砂轮的偏心量导致粗加工齿面被磨去的不同加工量。如图2所示，1表示后续磨齿后的轮廓线，2表示磨前留量滚刀加工后的轮廓线，后续磨齿后的轮廓线和磨前留量滚刀加工后的轮廓线之间的W表示磨前留量滚刀加工后的加工余量。滚刀的齿面在滚切时包络出渐开线齿面，渐开线从齿顶圆开始到渐开线起始圆，这时滚刀设计时必须要保证的。磨前留量滚刀的法向示意图见图3。

标准齿轮的全齿高为2.25M，M指的是模数，模数越大，齿高越大，加上刀齿的凸角，这样在滚切时，刀齿悬深会很长，切削负荷很重，刀具产生颤动，切削时间很长，占用滚齿专用机床时间长，给生产带来不便，

以模数M40，齿数79，螺旋升角27.5°为例，该参数齿轮全齿深达到了89.3477mm。由于图纸要求齿部渗碳淬火，有效硬化层深度：4.0～5.6，齿面硬度:HRC57～62。所以最后一道精加工工序为磨齿，为了保证渗碳淬火齿部和齿根变形，为精磨齿留有磨削余量，以及为防止淬火时，齿根部淬裂，在粗加工滚齿工序时，将根部加工成大圆弧形，齿面根据淬火变形情况，单边留余量1.5mm。齿根部为大圆弧，经过计算，刀具需加工全齿深为94.932mm。在实际切削时，如果用Φ410mm圆弧滚刀直接加工，切削抗力增大，滚刀单齿悬深过长，滚切效率很低，在滚齿机上滚齿需要一个月的时间。

公开号为CN108747234A的专利申请公开了一种重型机械用人字型齿轮的加工方法，其先利用盘铣刀粗开齿，然后利用滚刀对齿轮进行精加工。采用此种方式不但可以解决了人字型齿轮加工两面相干涉的问题，还可以较大程度地提高加工效率缩短加工周期。而公开号为CN102248226A的专利申请公开了一种加工大模数齿轮的数控符合铣齿滚齿机及其运用，该专利申请进一步将盘铣刀和滚刀一起安装在滚齿机上，同样先利用盘铣刀粗开齿，再用滚刀精滚齿，充分发挥两种加工方式的优点，保证了齿轮的精度和刀具的通用性，避免零件的二次装夹。

上述两个专利申请均采用了先盘铣刀粗开齿后滚刀精加工的方式，盘铣刀粗开齿的效率要远高于滚刀滚齿，因而，可以较大幅度地提高加工效率，缩短加工周期，但是将该加工方式仍存在两方面的问题。

其一，上述方法主要涉及盘铣刀粗开齿和滚刀精加工两个阶段的加工，盘铣刀加工效率是要远高于滚刀的，在不影响滚刀精加工的情况下，盘铣刀越大程度地切除余量，则滚刀的加工量越少，整体的加工效率也就越高。但是，盘铣刀铣齿是成形铣，齿形与工件参数是一一对应关系，齿轮的齿数、变位系数不一样，齿形就不一样，盘铣刀制造成本很高，如果一种参数对应做一把刀，刀具成本会很高。