[发明专利]一种齿轮轴及其数控加工方法

说明书

本发明涉及齿轮轴技术领域，尤其是涉及一种齿轮轴及其数控加工方法；齿轮轴包括轴身、设置于轴身输入端的台阶部和设置于轴身输出端的齿轮部；齿轮部由依次与轴身连接的半齿轮部和主动齿轮部组成，主动齿轮部具有多个用于与低速级内齿轮相啮合的轮齿，半齿轮部具有与主动齿轮部的轮齿相匹配的多个半轮齿；台阶部为一侧具有台阶面的圆柱，且台阶部的端面设有带内螺纹的沉孔；数控加工方法利用四轴数控机床加工齿轮轴，分为毛坯预处理、建模、规划刀路、粗加工、半精加工、精加工等步骤，能实现该种齿轮轴高精度铣削加工。与现有技术相比，本发明能够提升齿轮轴的使用寿命和稳定性，且加工效率和加工精度高，成品质量好。

技术领域

本发明涉及齿轮轴技术领域，尤其是涉及一种齿轮轴及其数控加工方法。

背景技术

齿轮轴是工程机械中最重要的支撑回转零件，能够实现齿轮及其它部件的回转运动，并且可以长距离传递力矩和动力，以传动效率高、使用寿命长、结构紧凑等优点在工程机械中得到了广泛的应用，成为工程机械传动的基础零件之一，常用在高速级，来驱动低速级齿轮。目前，随着国内经济的迅猛发展，基础建设的扩大，对工程机械的需求也会随之出现一个新的浪潮。齿轮轴的材料选择固然对寿命和工作稳定性影响重大，但是齿轮轴的结构设计对寿命和工作稳定性的影响也不可忽视。这是因为齿轮轴的润滑是保证其使用寿命和工作稳定性的重要因素，良好的结构设计应该能够方便对齿轮轴进行润滑。齿轮轴一般采取自润滑和外部润滑两种润滑方式。外部润滑方式采用浸油润滑或喷油润滑，喷油润滑虽然散热效果好，但通常用于与低速级外齿轮配合使用的齿轮轴，喷嘴直接将润滑油喷到低速级外齿轮(轮齿在外侧)与齿轮轴的齿轮啮合处，目前，对于与低速级内齿轮(轮齿在内侧)配合且竖置使用的齿轮轴，由于喷嘴布置不方便，喷油润滑很少有应用，大多只能采用自润滑的方式，而自润滑方式需要对齿轮轴开油孔(例如中国专利CN207921273U公开的一种减速箱齿轮轴)，这在某些情况下(例如对强度要求高的场合)不被允许。

另外，随着数控加工方式的崛起，可以满足更加多样化设计的齿轮轴的加工，研究齿轮轴的数控加工方式，对提升齿轮轴的加工质量和寿命具有实际意义。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种齿轮轴及其数控加工方法。该齿轮轴适用于对与低速级内齿轮(轮齿在内侧)配合且竖置使用的齿轮轴进行喷油润滑，够提升齿轮轴的使用寿命和稳定性，且加工效率和加工精度高，成品质量好。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

本发明第一方面提供一种齿轮轴，包括轴身、设置于轴身输入端的台阶部和设置于轴身输出端的齿轮部；所述的齿轮部由依次与轴身连接的半齿轮部和主动齿轮部组成，所述的主动齿轮部具有多个用于与低速级内齿轮相啮合的轮齿，所述的半齿轮部具有与主动齿轮部的轮齿相匹配的多个半轮齿；所述的台阶部为一侧具有台阶面的圆柱，且台阶部的端面设有带内螺纹的沉孔。

作为优选的技术方案，半齿轮部的半轮齿顶部到轴心的距离与主动齿轮部的分度圆半径相等。

作为优选的技术方案，所述的齿轮部的齿根圆直径小于轴身的直径。

作为优选的技术方案，台阶部的圆柱直径小于轴身的直径。

作为优选的技术方案，沉孔的内螺纹位于沉孔的内靠向端面的一侧。

本发明第二方面提供一种齿轮轴的数控加工方法，包括以下步骤：

S1：将毛坯加工成与齿轮轴相匹配的阶梯轴并在阶梯轴用于形成台阶部的一端的端面钻孔；

S2：根据齿轮轴参数，利用UG软件建立齿轮轴三维模型；

S3：根据步骤S2建立的齿轮轴模型，建立齿轮部粗加工的铣刀运动轨迹；

S4：根据步骤S2建立的齿轮轴模型，建立齿轮部半精加工的铣刀运动轨迹；