[发明专利]加工汽车转向齿条的装置

说明书

本发明涉及一种通过将一空心管状齿条坯料的侧表面滚轧成齿条牙齿加工汽车转向齿条的装置。

用在汽车转向机构或类似机构上通常的齿条制造是用一根圆棒料将其外周的一部分压平，然后在被压平的部分上形成齿条牙齿。为了满足重量轻的要求，作为较理想的齿条坯料是采用空心管子。

公布号Sho58-31257/1983(JP-B2)的日本专利揭示一种通过塑性加工齿条坯料来形成齿条牙齿的方法。在这种方法中，是用一个具有与齿条牙齿互补齿形的上模以材料轴线垂直的方向挤压材料的齿条牙齿成形部分。

公布号Hei 3-5892/1991(JP-B2)日本专利说明一种在一空心管状齿条坯料的扁平部分上形成一排牙齿的方法，这种方法是在平面部分上施加一个具有与齿条牙齿相同的凹凸形状的成形模，然后将一冲头压配进管子的孔内。材料的扁平部分被压成成形模的凹凸形。

然而，这两种已有技术的最初步骤都包括要使空心管的侧面部分成形成扁平的表面。此外，这种成形过程需要很大的作用力(即很大的冲压力)；这样新成形齿条牙齿的周围很容易形成毛边。

因此，本申请人早先在日本专利申请号Hei 5-299091/1993中已提出过一种用比较小的力成形齿条牙齿并使牙齿中产生较少毛边的齿条加工方法。在此技术中，当加工在一侧面形成有齿条牙齿的齿条时，要用一插进空心管状齿条坯料的芯棒将其固定，夹持一个在外周上有成形的齿条牙齿形状的成形轧辊用于在齿条坯料上进行滚轧，以及由于在成形轧辊的切线方向上齿条坯料与成形轧辊的相对运动，由此齿条坯料加工出齿条牙齿。

换句话说，在上述的已有技术(日本专利申请号Hei 5-299091/1993)中，当加工空心管状齿条坯料时，为了克服材料外周的有害的变形以及有效地压平材料外周的一部分以便在被压平的部分上成形齿条牙齿，就要在管状齿条坯料中插入一根芯棒。

当将芯棒插入齿条坯料中时，就会形成如图7A和7B所示的截面轮廓，而产品齿条的齿条牙齿成形部分就要随从这个截面轮廓。截面轮廓有一个与齿条坯料的齿条牙齿成型部分间隔的材料支承表面，该材料支承表面是一个完全的扁平表面。下面将参照图7A和7B来说明由本发明所解决的问题，图中标号1表示齿条坯料，标号1A表示齿条牙齿，标号2表示芯棒，以及标号2A表示材料支承面。

图7A和7B所示为一种将一空心管状齿条坯料成形成齿条的齿牙的方法，这种加工方法是在上述已有技术中用芯棒的形状得以实现的，图7A和7B分别表示这个加工过程的初始阶段和最终阶段。

被成形轧辊的齿顶高推压的齿条坯料的侧表面对有芯棒的间隙是部分偏移并还对材料的外周部分偏移，而其余部分偏离成形轧辊的齿形底部。

在加工的初始阶段，对着间隙的偏移(a)很容易进行，而这种变形最后被芯棒的材料支承面2A(图7A)阻止。在此阶段中，变形在芯棒的各端被阻止。因此，在材料与芯棒之间产生一间隙3，而向着成形轧辊的齿形底部变形(齿条牙齿1A)是不够的。而且，在齿条牙齿的齿顶高的中央形成一凹陷4。

通过为使齿条牙齿升高到预定高度而增加成形的循环数，偏移便在减小间隙3的方向上进行。由于此时芯棒的材料支承面是一个完全平的表面，在成形轧辊齿形的齿顶高上力的作用点与各芯棒端之间的距离小，因而就需要相当多的成形循环直到获得最后的形状(图7B)。同时，对材料外周的偏移(b)增加，而一个很大的力与夹紧力反向地作用在材料外周上。当在齿条成形加工之后将材料的外周抛光到正确的圆形时就要将对着材料外周的偏移量切削掉，因此导致材料的浪费。

本发明的一个目的是提供一种可以克服上述已有技术中的固有缺点的齿条加工装置。采用这种装置加工的齿条可以用相当小的成形力和产生较少的毛边，不降低加工效率，即不增加材料的成形循环(周期)的情况下制成。