[发明专利]嵌压成形加工齿轮的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种齿轮制造方法，尤其是无切削加工齿轮的方法，更具体地说本发明涉及一种嵌压成形加工齿轮的方法。

技术背景

目前制造齿轮的加工方法主要有切削加工和无切削加工二种。切削加工齿轮齿部的方法包括：滚削、插削、铣削、剃削、珩削、推削、拉削、磨削等切削加工方法。即滚齿、插齿、剃齿、珩齿、铣齿、拉齿等设备加工齿轮。

上述切削加工制造齿轮的成形方法，虽然都是传统的成熟工艺，但是均有金属变成废屑，浪费材料，而且大都不能加工齿轴和非完整齿轮。

铣齿法是利用盘形齿轮铣刀配合分度机构在铣床上进行单齿加工。虽然也能加工齿轴和非完整齿轮，但所得齿形常有较大误差，加工精度较低，且生产效率也低。这种方法只适于单件小批生产质量要求不高的齿轮。

《机械加工工艺手册》，机械工业出版社2007年版第4-50页，推荐的外齿轮推削法，虽能加工非完整齿轮，但都属于有屑加工范畴，浪费材料，且刀具制造成本高而使用寿命短，生产率低而总成本偏高。

目前齿轮的无屑加工方法主要有冷轧齿轮、冷锻齿轮、冲裁齿轮、热轧齿轮、精密模锻齿轮、粉末冶金齿轮。

冷轧齿轮：将齿轮形的轧轮向齿坯径向进给，并按一定速比相互滚动，使齿坯外周产生塑性变形轧出齿形。冷轧可加工圆柱齿轮(直齿或斜齿)、非圆齿轮或带细齿的零件。对模数小于2.5毫米的齿轮，可从轮坏直接轧出齿形。但轧轮(齿条)在轧制过程中，每一齿都要受到很大的弯、剪、拉、压、扭各种外力，影响使用寿命，而且不能加工非完齿轮。

冷锻齿轮：有冷挤和冷镦两种。冷挤是利用凸模和凹模的相对移动产生挤压力，使坯料在模具的约束下塑性流动而得到齿形，常用于加工小模数的直齿圆柱齿轮、内齿轮等。冷镦是利用上模的锤击力使坯料在模具中受压缩而横向流动形成齿形，常用于加工锥齿轮。通常需先把坯料头部镦粗，然后再镦锻齿形。冷镦后的齿轮带有飞边，需用切削加工切去，浪费材料。由于受模具强度限制，不能加工齿轴。

冲裁齿轮：是利用齿轮形的冲压模，通过凸模和凹模从板料冲切出齿轮，适于加工模数小于6毫米、厚度小于10毫米的片齿轮、齿条、棘轮、钟表齿轮和仪表齿轮等。但不能加工齿轴和较厚的齿轮。

热轧齿轮：工作原理与冷轧相同，但热轧是在工件加热到1000℃以上的热塑状态下进行的。热轧齿轮的工艺方法主要包括预热、轧制和整形等工序，单件生产时间平均不到1分钟，精度可达8～9级，一般不再精加工就可直接采用。但对精度要求较高的齿轮，在热轧时需要预留0.2毫米加工余量，用剃齿机或蜗杆砂轮磨齿机精切齿形，属于少屑加工法，而且不能加工非完整齿轮。

精密模锻齿轮：是把轮坯加热到1000～1150℃，放到锻锤的下模中，用上模锤击数次锻出齿形。精密模锻适于加工模数小于4毫米的直齿或曲线齿锥齿轮。精密模锻后的齿轮需先去除飞边。对于精度要求较高的齿轮，要在模锻工序中预留0.5毫米加工余量，以便最后用机床精切齿形，属于少屑加工法，也不能加工齿轴。

粉末冶金齿轮是将一般铁粉占93～98％，铜粉占1.5～4％，石墨占0～0.3％金属粉末原料，在模具中压制成形，然后将轮坯在保护气氛炉中以1100～1150℃的温度保温1.5～2.0小时进行烧结。烧结后的齿轮一般不必或很少切削加工。粉末冶金齿轮的精度可达9级左右。用粉末冶金方法可加工各种齿形的齿轮，但制成的齿轮内部一般含有5％以上的孔隙，机械强度较低，无法加工尺寸较大的齿轮或齿轴。而高温烧结则增加生产成本。

综上所述，目前，高效、低成本加工非完整齿轮和齿轴的方法一直是齿轮制造中的难题。真正能够高效加工非完整齿轮和齿轴的方法至今未见有相关的文献报道。虽然其原因很多，但最重要的还是缺少高效率、高精度、低成本的加工方法。

发明内容

本发明的目的在于提供一种寿命长，成本低；效率高，误差小、既能无屑加工完整齿轮和非完整齿轮，又能无屑加工齿轴和非圆齿轮，能够一次成形制造齿轮的嵌压成形加工方法，以解决现有技术中存在的上述问题。

本发明提供的一种嵌压成形加工齿轮的方法，包括如下步骤：

1).制备数量与所需齿轮的齿谷数量相同，且齿形几何参数也相同的齿形镶块，其主体为扇形块，上下两面有突出的导向体，前端有齿形工作面，工作面的横截面曲线，为该齿轮从齿谷到齿顶的完整齿廓曲线；

2).制备两块上下对称，形状大小一致的镶块座，且其相对内侧制有径向导槽，供上述齿形镶块的导向体置入此径向导槽中，该镶块座为静止件，构成对齿形镶块的轴向和切向约束，只保留径向运动自由度；