[发明专利]一种齿轮加工方法及装置

说明书

本发明涉及到一种齿轮加工方法及装置。

目前，加工齿轮最常见的方法为范成切削加工法，加工装置为插齿机、滚齿机等，毛坯常为锻造毛坯，这种加工过程存在不足之处是：一是加工工时长，二是锻造毛坯经切削加工后材质的内部结构及质量均要下降。为提高齿轮的生产率以及齿轮成品后的内在材质质量，人们曾尝试用高速蒸汽锤模锻精密齿轮，但用模具锻造精密齿轮时，模具受热退火、膨胀、磨损扩大，对齿轮的精度难以保证，而模具加工难度大、成本高，因此，此加工方法未被推广应用。

本发明的目的就在于克服上述背景技术中的不足之处，提供一种既能大大缩短齿轮加工工时又能提高加工后的齿轮材质质量的齿轮加工方法及装置。

本发明的目的可以通过以下措施来达到。

一种齿轮加工方法，它包括下列步骤：

（1）将工件加热并锻成毛坯；

（2）将保留一定温度的毛坯与外表为齿轮形的轧辊加压对滚，对滚过程中，轧辊的轧制深度从小向大渐增，一直将毛坯滚轧成所需尺寸；

（3）将上述加工后的工件取出冷却并经酸洗，再经上述第（2）步骤对工件冷轧一次或多次直至达到所需的尺寸精度和光洁度。

一种根据上述齿轮加工方法设计的齿轮加工装置，包括机体、轧辊、压头，所说的轧辊垂直安装并均匀分布在一圆周上，每一轧辊同速、同向转动，外形呈同样的齿轮形，上部分为锥齿轮体，下部为圆柱齿轮形，轧辊分布的圆周的中心上部垂直安装一上下运动的压头。

图1为本发明提供的齿轮的加工方法原理示意图；

图2为本发明提供的齿轮加工方法原理的另一示意图；

图3为本发明根据图1所提供的齿轮加工方法而设计的齿轮加工装置的主体结构简图（图中略去包括电机、相应传动部件及机体在内的部分）。

图4为图3的A向视图。

下面结合实施例（附图）对本发明进一步详述。

本发明提供的齿轮加工方法中，首先将工件加热到一定温度并经锤锻成一毛坯6，工件加热的温度以1200℃，终锻温度以1000℃为佳；然后将保留有该终锻温度的毛坯6与外形为齿轮形的轧辊6加压对滚，对滚过程中，轧辊的辊制深度从小向大渐增，一直将毛坯滚轧成所需的尺寸要求，要实现这一过程，有两种轧辊与毛坯的加压滚制方法；一种如图1所示，轧辊上部为锥齿形，下部为圆柱齿轮形，毛坯首先位于轧辊的上部对滚，轧辊的转动轴位置不动，然后在毛坯的上部加力F迫使毛坯向下移动，这样在毛坯与轧辊的对滚过程中能保证它们之间的轧制压力并且轧辊的轧制深度能实现从小向大渐增的要求，在如图1所示的加工过程中，最好对滚的转速与毛坯的下降速度成一适当的比例关系，例如轧辊滚动一周毛坯下降1毫米；另一种加压滚制的方法如图2所示，让毛坯6与外形为圆柱齿轮形轧辊对滚，对滚过程中，毛坯的上下位置不动，对轧辊加力F迫使轧辊水平向毛坯中心移动，这样也能使在毛坯与轧辊的对滚过程中保证它们之间的轧制压力并且轧辊的轧制深度能实现从小向大渐增的要求；最后将上述加工后的工件6取出并经酸洗，有必要的话，可再按上述步骤让工件在冷却状态下与轧辊对滚再轧制一次或多次，直至工件达到所需的尺寸精度和光洁度。值得提出的是，上述这种加工齿轮的工艺方法是独创的，它是将轧钢与锻压的工艺有机地加以了结合并创造性地运用到了齿轮的加工工艺中。

本发明所提供的根据上述齿轮加工方法而设计的齿轮加工装置中，包括机体1、轧辊2、压头3等，轧辊的数目不限，但考虑结构和受力均匀因素，本实施例取轧辊的数目为四根，这四根轧辊的外形相同，呈同样的齿轮形，上部为锥齿轮形，下部为圆柱齿轮形，它们垂直安装并均匀分布在一圆周上，通过传动装置，这四根轧辊工作时同速、同向转动，轧辊分布的圆周的中心上部垂直安装一上下运动的压头3；该装置工作时，将加热后的齿轮毛坯6置于轧辊的中部的上方，然后由电机带动轧辊转动，这时，另一电机带动螺杆5使压头3向下运动并将齿轮毛坯压下，这样，轧辊开始对毛坯轧齿，当毛坯从轧辊的锥体部位被压到轧辊的圆柱体部分的底部时，毛坯即被制成齿轮成品；轧辊的上部呈圆锥体的结构设置的目的在于保证轧制齿轮时轧制深度从小到大渐增的工艺要求。考虑到加工过程中压头3与毛坯的接触部分应保持同步转动，因此本实施例中压头3的顶部套有一可自由转动的顶块4。

本发明相比背景技术具有如下优点：

1、齿轮加工工时大大降低。以本发明所提供的齿轮加工装置为例，加工一个齿数为20模数为6mm齿宽为50mm的齿轮仅5分钟，而采用常规的滚齿机需6小时，生产率提高几十倍。