[发明专利]准双曲面齿轮摆辗加工装置及加工准双曲面齿轮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及机械加工领域，尤其涉及一种准双曲面齿轮摆辗加工装置及加工准双曲面齿轮的方法。

背景技术

准双曲面齿轮以其减速比大、体积小而被广泛应用于汽车驱动桥的主减速传动中，准双曲面齿轮传动失效会造成行驶中断甚至出现事故。载重汽车驱动桥齿轮易断齿、可靠性差等因素已经严重影响着国产汽车的竞争力和信誉度。准双曲面齿轮传统的加工方法都是采用切削去除材料的方法，如范成法或成形法切削，齿形表面会留下刀痕，在齿面和齿根部位形成应力集中，易形成疲劳裂纹甚至折断，因此对准双曲面齿轮进行少、无切削加工和抗疲劳制造研究尤为重要。抗疲劳制造技术是指在不改变零件材料和截面尺寸的前提下，通过在制造过程中改变材料的组织及应力分布状态来提高零件的疲劳寿命。

冷摆辗工艺又称回转锻造或轴向轧制，它是采用锥体模在工件轴向端面上局部接触并加压滚动，使工件连续变形的成形方法。冷摆辗工艺是在冷摆辗机上实现的，常用的冷摆辗机包括安装在机床主轴上绕机床主轴公转并绕自身轴线自转作摆动辗压运动的锥形摆辗头，还包括安装在机床工作台上的下模，坯料装夹于下模中，随下模一起在气缸的作用下仅沿轴向做进给运动，下模轴线与机床主轴轴线重合。采用摆动辗压进行齿轮的加工，可以改变齿轮纤维组织流向，提高齿轮抗疲劳性能。授权公告号为CN 2743058Y的中国专利申请公开了一种振动摆动辗压装置，是在常规的摆辗装置中加入周期性变化的振动系统，从而完成振动与摆动辗压的结合，减小锻坯塑性变形所需的摆辗力，但是现有的摆动辗压装置不适用于加工准双曲面齿轮。

发明内容

本发明提供一种适于加工准双曲面齿轮的摆辗加工装置。本发明还提供一种加工准双曲面齿轮的方法。

为解决上述问题，本发明中加工准双曲面齿轮的摆辗加工装置采用的技术方案是：

 准双曲面齿轮摆辗加工装置，包括安装于机床主轴上绕机床主轴公转、并绕自身轴线自转的摆辗头，所述机床主轴轴线与所述摆辗头的自转轴线之间的夹角为2度～15度，机床工作台上设置有用于安装待加工齿轮的回转工作台，所述回转工作台的轴线与待加工齿轮轴线重合，所述回转工作台能够准确分度以便对待加工齿轮进行逐个齿加工，所述回转工作台的回转轴线与所述机床主轴之间的夹角与待加工齿轮的根锥角互为余角，所述摆辗头上安装有齿形模具，所述齿形模具是由与待加工齿轮的齿形吻合的梯形截面绕摆辗头的自转轴线旋转一周形成的环形回转体。

所述的回转工作台是数控转台或机械式转台。

本发明中加工准双曲面齿轮的方法采用的技术方案是：

加工准双曲面齿轮的方法，包括以下步骤：

步骤一，在回转轴线与待加工齿轮轴线重合的回转工作台上安装待加工齿轮，调节回转工作台回转轴线的倾斜角度，使机床的主轴轴线与回转工作台上装配的待加工齿轮轴线之间的夹角为待加工齿轮根锥角的余角；调整装配有齿形模具的摆辗头，使摆辗头的自转轴线与机床主轴轴线之间的夹角为2度～15度，所述齿形模具是由与待加工齿轮的齿形吻合的梯形截面绕摆辗头的自转轴线旋转一周形成的环形回转体； 

步骤二，由摆辗头带动其上的齿形模具绕机床主轴轴线公转摆动，同时绕自身轴线自转，保持摆辗头上安装的齿形模具与待加工齿轮的理论齿面形成瞬时线接触，摆辗头带动其上的齿形模具连续摆动辗压迫使轮齿不断塑性变形直至一个齿槽形成；完成一个齿槽的摆辗加工后旋转回转工作台使齿形模具与下一个齿的齿槽对中，重复上述摆辗加工过程，直至完成整个齿轮轮齿的加工。

所述的回转工作台是数控转台或机械式转台。

所述齿形模具在摆辗加工时与待加工齿轮的理论齿面瞬时接触线所形成的包络曲面与使用成形法磨齿加工准双曲面齿轮所使用的砂轮形状相同。

本发明提出的准双曲面齿轮摆辗加工装置及加工准双曲面齿轮的方法，当机床主轴上安装的摆辗头绕机床主轴轴线公转并绕自身轴线自转时，对安装在回转工作台上的待加工齿轮进行加工，由于回转工作台的回转轴线与机床主轴之间具有与待加工齿轮的根锥角互为余角的夹角，因此，当摆辗头对待加工齿轮进行加工的时候，可以加工出符合设计要求的准双曲面齿轮，通过回转工作台的分度，可实现待加工齿轮的逐个轮齿的加工。该装置适用于加工准双曲面齿轮，所需的摆辗驱动力较小，因此对摆辗装置的冲击小，能有效的保证了摆辗装置加工精度和稳定性。

特别需要说明的是，采用数控回转台或者机械式回转工作台进行分度控制，加工定位准确，加工精度高。

附图说明

图1 是本发明中准双曲面齿轮摆辗加工装置的一种实施例的结构示意图；