專利名稱：人字齒輪軸及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種人字齒輪軸及其制造方法，屬于人字齒輪軸的制造技術領域。
背景技術：
人字齒輪傳動肯有承載能力高，工作平衡性好等優(yōu)點，在大型高壓水泵系統(tǒng)中作為主傳動得到廣泛應用。高精度人字齒輪軸對于人字齒輪的對稱度有嚴格的要求，對稱度誤差直接關系到人字齒輪的設計效果，影響人字齒輪的壽命與強度。已有的制造方法有如下幾種(1) 一種是先加工好一個旋向，再劃線定位加工另外一個旋向；該方法精度低，效率不高；(2)—種是分體加工，再定位后組裝；該方法無法適應人字齒輪軸的加工需要；(3)再有一種是利用現(xiàn)有人字齒輪的磨齒軟件，整體加工人字齒輪的兩個旋向齒輪；但該方法也無法滿足人字齒輪軸兩齒間間距較大和與基準面間距較大的情況。另外，在檢測方向，人字齒輪對稱度的檢測往往都依賴三坐標測量儀，但當人字齒輪軸兩齒間距較大時，需要大型三坐標測量儀，設備投入較大，同時也無法滿足批量化生產(chǎn)的要求。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種人字齒輪軸及其制造方法，不需要高精度或大型設備及檢測儀器，利用現(xiàn)有設備及手段，可以保證人字齒輪軸的對稱度在O. 03mm以內(nèi)。按照本發(fā)明提供的技術方案，所述人字齒輪軸，包括軸體，在該軸體的中部固定左旋齒輪和右旋齒輪，左旋齒輪和右旋齒輪對稱設置在軸體中心線的兩側(cè)；其特征是在所述左旋齒輪和右旋齒輪外側(cè)的軸體上分別固定左定位抬肩和右定位抬肩，左定位抬肩的外端面為左定位面，右定位抬肩的外端面為右定位面，左定位面和右定位面以軸體的中心線為對稱中心。所述左定位面距離左旋齒輪中心線的距離為D1，右定位面距離右旋齒輪中心線的距離為D2，Dl與D2的差值彡O. 03_。所述左定位面和右定位面的對稱度誤差〈O. 06mm。所述軸體的兩端設置鍵槽。在所述軸體的兩端部分別設有螺孔。所述人字齒輪軸的制造方法，其特征是，包括以下工藝步驟
(1)鍛造采用淬透性為H5的20CrMnTi合金材料鍛造得到軸體；
(2)用鉆床在軸體的兩端鉆螺孔；
(3)粗車在車床上車出軸體左定位抬肩和右定位抬肩的外圓、左定位面和右定位面，在軸體的中部車出兩個齒軸，在軸體和各個端面的過渡處加工過渡圓?。?br>
(4)正火將粗車后的軸體在930 950°C下處理3 4小時，然后隨爐空冷至室溫；
(5)精車在車床上對軸體進行精車，左定位面和右定位面保留2 3mm的加工余量，軸體外圓保留O. 9 I. 2mm加工余量；(6)中溫去應力將精車后的軸體在430 470°C下處理2.5 3. 5小時，然后隨爐空
冷至室溫；
(7)第一次外磨在外圓磨床上對軸體上各處外圓進行粗磨,保留O.5 O. 7mm外磨余
(8)滾齒在滾齒機上分別對軸體上的齒軸加工左旋齒輪和右旋齒輪,保留O.4
O.55mm的磨齒余量；
(9)滲碳淬火首先將滾齒后的軸體在915 925°C條件下進行強滲，時間為5.8 6. 2小時，碳勢為I I. 2%;再在915 925°C條件下進行擴散，時間為3. 5 4. 5小時，碳勢為O. 74 O. 76% ;除溫至835 845°C后，將軸體在淬火油中進行淬火；隨爐冷卻至160 200°C進行熱校直，使跳動誤差〈O. 25mm ;再在160 200°C進行回火處理，時間為3. 5 4. 5小時；
(10)第二次外磨在外圓磨床上將軸體各處外圓磨至所需尺寸；
(11)磨齒將軸體固定在磨齒機上，校正軸體外圓，保證跳動〈O.015mm ;依次對左旋齒輪和右旋齒輪的齒面進行磨削至所需尺寸；
(12)對稱度檢測檢測左定位面至左旋齒輪中心線的距離D1’、右定位面至右旋齒輪中心線的距離D2’ ；
(13)對稱度調(diào)整在車床上對左定位面和右定位面進行修正，修正后左定位面至左旋齒輪中心線的距離為D1，右定位面至右旋齒輪中心線的距離為D2，保證Dl與D2的差值^ O. 03mm。所述對稱度檢測步驟采用對稱度檢測裝置進行檢測。所述對稱度檢測裝置包括橫梁，在橫梁的兩端分別對稱安裝左定位板和右定位板，左定位板和右定位板的相對一面分別為與軸體左定位面和右定位面配合的定位面，左定位板和右定位板的下端分別設置在左支撐座和右支撐座上，左定位板和右定位板的下端面分別設置與軸體外表面配合的弧形槽；在所述橫梁上設置相對橫梁中心線布置的第一滑槽和第二滑槽，第一滑槽中設置可相對滑槽滑動的第一滑塊，第二滑槽中設置可相對第二滑槽滑動的第二滑塊；所述第一滑塊和第二滑塊上分別固定第一導柱套和第二導柱套，在第一導柱套和第二導柱套中分別設置第一導柱和第二導柱，第一導柱和第二導柱可分別相對第一導柱套和第二導柱套上下滑動；在所述第一導柱和第二導柱的下端分別設置第一測試頭和弟~■測試頭。所述第一滑塊通過第一滑塊一側(cè)的第一鎖緊塊與橫梁固定，所述第二滑塊通過第二滑塊一側(cè)的第二鎖緊塊與橫梁固定。所述第一測試頭和第二測試頭為圓球狀。本發(fā)明所述人字齒輪軸的制造方法具有制造成本低，檢測高效及質(zhì)量可靠的優(yōu)點；通過本發(fā)明所述的方法可以解決了大間距人字齒輪軸的加工制造中對稱度難加工、難測量的問題；采用本發(fā)明所述方法加工得到的人字齒輪軸對稱性好、熱處理變形少、壽命長、可靠性高。
圖I為本發(fā)明所述人字齒輪軸的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為本發(fā)明所述人字齒輪軸對稱度檢測狀態(tài)圖。圖3為本發(fā)明所述人字齒輪軸對稱度調(diào)整示意圖。圖4為圖I的A-A剖視圖。圖5為本發(fā)明所述對稱度檢測裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式下面結(jié)合具體附圖對本發(fā)明作進一步說明。如圖I、圖4所示所述人字齒輪軸包括軸體I、左旋齒輪2、右旋齒輪3、左定位抬肩4、右定位抬肩5、左定位面41、右定位面51、螺孔6、鍵槽7、油封臺肩8等。如圖I、圖4所示，本發(fā)明所述人字齒輪軸包括軸體I，在該軸體I的中部固定左旋齒輪2和右旋齒輪3，左旋齒輪2和右旋齒輪3對稱設置在軸體I中心線的兩側(cè)；在所述左旋齒輪2和右旋齒輪3外側(cè)的軸體I上分別固定左定位抬肩4和右定位抬肩5，左定位抬肩4的外端面為左定位面41,右定位抬肩5的外端面為右定位面51,左定位面41和右定位面51以軸體I的中心線為對稱中心,左定位面41和右定位面51的對稱度誤差〈O. 06mm ;所述左定位面41距離左旋齒輪2中心線的距離為D1，右定位面51距離右旋齒輪3中心線的距離為D2，Dl與D2的差值彡O. 03mm ；
如圖I所示，所述軸體I的兩端設置鍵槽7，用于與外部動力聯(lián)接，鍵槽7的內(nèi)側(cè)設置油封臺肩8 ；
如圖4所示，在所述軸體I的兩端部分別設有螺孔6，該螺孔6作為吊裝螺紋孔。本發(fā)明所述人字齒輪軸的制造方法，包括以下工藝步驟
(1)鍛造采用淬透性為H5的20CrMnTi合金材料鍛造得到軸體1，以保證優(yōu)質(zhì)齒坯；
(2)用鉆床在軸體的兩端鉆螺孔6；
(3)粗車在車床上車出軸體I左定位抬肩4和右定位抬肩5的外圓、左定位面41和右定位面51，在軸體I的中部車出兩個齒軸，在軸體I和各個端面的過渡處加工過渡圓弧，以提高軸體I的強度，防止加工及熱處理過程中的應力集中，影響軸體I的工作壽命；
(4)正火將粗車后的軸體I在930 950°C下處理3 4小時，然后隨爐空冷至室溫；正火的目的是為了細化材料晶粒組織；
(5)精車在車床上對軸體I進行精車，左定位面41和右定位面51保留2 3mm的加工余量，軸體I外圓保留O. 9 I. 2mm加工余量；
(6)中溫去應力將精車后的軸體I在430 470°C下處理2.5 3. 5小時，然后隨爐空冷至室溫；中溫去應力的作用是進一步消除加工應力，為最終熱處理作準備，減少人字齒輪軸熱處理過程中的畸變；
(7)第一次外磨在M1450外圓磨床上對軸體I上各處外圓進行粗磨，保留O.5 O. 7mm外磨余量，以消除中溫去應力的變形，也為滲碳淬火時的校直提供基準；
(8)滾齒在YM31125型滾齒機上分別對軸體I上的齒軸加工左旋齒輪和右旋齒輪，保留O. 4 O. 55mm的磨齒余量；
(9)滲碳淬火首先將滾齒后的軸體I在915 925°C條件下進行強滲，時間為5.8
6.2小時，碳勢為I I. 2% ;再在915 925°C條件下進行擴散，時間為3. 5 4. 5小時，碳勢為O. 74 O. 76% ;除溫至835 845°C后，將軸體I在淬火油中進行淬火；隨爐冷卻至160 200°C進行熱校直，使跳動誤差〈O. 25mm ;再在160 200°C進行回火處理，時間為
3.5 4. 5小時；
(10)第二次外磨在M1450外圓磨床上將軸體I各處外圓磨至所需尺寸；
(11)磨齒將軸體I固定在NILES800型磨齒機上，校正軸體I外圓，保證跳動〈O. 015mm ;依次對左旋齒輪2和右旋齒輪3的齒面進行磨削至所需尺寸；
(12)對稱度檢測如圖2所示，檢測左定位面41至左旋齒輪2中心線的距離D1’、右定位面51至右旋齒輪3中心線的距離D2’ ；對稱度檢測采用對稱度檢測裝置進行檢測，可快速準確地檢測對稱度誤差，大大提高了檢測效率，降低了檢測成本；
(13)對稱度調(diào)整在車床上對左定位面41和右定位面51進行修正，修正后左定位面41至左旋齒輪2中心線的距離為D1，右定位面51至右旋齒輪3中心線的距離為D2，保證Dl與D2的差值彡O. 03_。如圖2、圖5所示，所述對稱度檢查測裝置包括橫梁10、左定位板11、右定位板12、左支撐座13、右支撐座14、第一滑槽15、第二滑槽16、第一滑塊17、第二滑塊18、第一鎖緊塊19、第二鎖緊塊20、第一導柱套21、第二導柱套22、第一導柱23、第二導柱24、第一測試頭25、第二測試頭26等。所述對稱度檢測裝置包括橫梁10，在橫梁10的兩端分別對稱安裝左定位板11和右定位板12，左定位板11和右定位板12的相對一面分別為與軸體I左定位面41和右定位面51配合的定位面,左定位板I和右定位板12的下端分別設置在左支撐座13和右支撐座14上，左定位板11和右定位板12的下端面分別設置與軸體I外表面配合的弧形槽；在所述橫梁10上設置相對橫梁10中心線布置的第一滑槽15和第二滑槽16，第一滑槽15中設置可相對滑槽15滑動的第一滑塊17，第一滑塊17通過第一滑塊17 —側(cè)的第一鎖緊塊19與橫梁10固定，第二滑槽16中設置可相對第二滑槽16滑動的第二滑塊18，第二滑塊18通過第二滑塊18 —側(cè)的第二鎖緊塊20與橫梁10固定；所述第一滑塊17和第二滑塊18上分別固定第一導柱套21和第二導柱套22，在第一導柱套21和第二導柱套22中分別設置第一導柱23和第二導柱24，第一導柱23和第二導柱24可分別相對第一導柱套21和第二導柱套22上下滑動；在所述第一導柱23和第二導柱24的下端分別設置第一測試頭25和第二測試頭26，第一測試頭25和第二測試頭26為圓球狀。所述對稱度檢測裝置在檢測人字齒輪軸的對稱度時，先將待測量的人字齒輪軸的兩端分別放置在左支撐座13和右支撐座14上，然后將左定位板11和右定位板12分別放置在左支撐座13和右支撐座14上，根據(jù)人字齒輪軸調(diào)整左定位板11和右定位板12的位置，使得左定位板11和右定位板12分別與人字齒輪軸的左定位面41和右定位面51貼合；調(diào)整第一滑塊17的位置，同時調(diào)整人字齒輪軸的角度，使得第一測試頭25對準左旋齒輪2中心線處的齒槽，調(diào)整到位后，通過第一鎖緊塊19固定第一滑塊17 ;再調(diào)整第二滑塊18的位置，此時不能調(diào)整人字齒輪軸的角度，使第二測試頭26對準右面旋齒輪3中心線處的齒槽，調(diào)整到位后，通過第二鎖緊塊20固定第二滑塊18 ;測量左定位板11和第一測試頭25、右定位板12和第二測試頭26之間的距離，并計算出人字齒輪軸上的左旋齒輪2和右旋齒輪3之間的對稱度。
權利要求
1.一種人字齒輪軸，包括軸體(1)，在該軸體(I)的中部固定左旋齒輪(2)和右旋齒輪(3)，左旋齒輪(2)和右旋齒輪(3)對稱設置在軸體(I)中心線的兩側(cè)；其特征是在所述左旋齒輪(2)和右旋齒輪(3)外側(cè)的軸體(I)上分別固定左定位抬肩(4)和右定位抬肩(5)，左定位抬肩(4)的外端面為左定位面(41),右定位抬肩(5)的外端面為右定位面(51),左定位面(41)和右定位面(51)以軸體(I)的中心線為對稱中心。
2.如權利要求I所述的人字齒輪軸，其特征是所述左定位面(41)距離左旋齒輪(2)中心線的距離為D1，右定位面(51)距離右旋齒輪(3)中心線的距離為D2，Dl與D2的差值 O.03mm。
3.如權利要求I所述的人字齒輪軸，其特征是所述左定位面(41)和右定位面(51)的對稱度誤差〈O. 06mm。
4.如權利要求I所述的人字齒輪軸，其特征是所述軸體(I)的兩端設置鍵槽(7)。
5.如權利要求I所述的人字齒輪軸，其特征是在所述軸體(I)的兩端部分別設有螺孔(6)。
6.一種人字齒輪軸的制造方法，其特征是，包括以下工藝步驟(1)鍛造采用淬透性為H5的20CrMnTi合金材料鍛造得到軸體(I)；(2)用鉆床在軸體的兩端鉆螺孔(6)；(3)粗車在車床上車出軸體(I)左定位抬肩(4)和右定位抬肩(5)的外圓、左定位面(41)和右定位面(51 )，在軸體(I)的中部車出兩個齒軸，在軸體(I)和各個端面的過渡處加工過渡圓弧；(4)正火將粗車后的軸體(I)在930 950°C下處理3 4小時，然后隨爐空冷至室溫；(5)精車在車床上對軸體(I)進行精車，左定位面(41)和右定位面(51)保留2 3mm的加工余量，軸體(I)外圓保留O. 9 I. 2mm加工余量；(6)中溫去應力將精車后的軸體(I)在430 470°C下處理2.5 3. 5小時，然后隨爐空冷至室溫；(7)第一次外磨在外圓磨床上對軸體(I)上各處外圓進行粗磨，保留O.5 O. 7mm外磨余量；(8)滾齒在滾齒機上分別對軸體(I)上的齒軸加工左旋齒輪和右旋齒輪,保留O.4 O. 55mm的磨齒余量；(9)滲碳淬火首先將滾齒后的軸體(I)在915 925°C條件下進行強滲，時間為5.8 6.2小時，碳勢為I I. 2% ;再在915 925°C條件下進行擴散，時間為3. 5 4. 5小時，碳勢為O. 74 O. 76% ;除溫至835 845°C后，將軸體(I)在淬火油中進行淬火；隨爐冷卻至160 200°C進行熱校直，使跳動誤差〈O. 25mm ;再在160 200°C進行回火處理，時間為3.5 4. 5小時；(10)第二次外磨在外圓磨床上將軸體(I)各處外圓磨至所需尺寸；(11)磨齒將軸體(I)固定在磨齒機上，校正軸體(I)外圓，保證跳動〈O.015mm ;依次對左旋齒輪(2)和右旋齒輪(3)的齒面進行磨削至所需尺寸；(12)對稱度檢測檢測左定位面(41)至左旋齒輪(2)中心線的距離D1’、右定位面(51)至右旋齒輪(3)中心線的距離D2’ ；(13)對稱度調(diào)整在車床上對左定位面(41)和右定位面(51)進行修正，修正后左定位面(41)至左旋齒輪(2)中心線的距離為D1，右定位面(51)至右旋齒輪(3)中心線的距離為D2，保證Dl與D2的差值彡O. 03_。
7.如權利要求6所述的人字齒輪軸的制造方法，其特征是所述對稱度檢測步驟采用對稱度檢測裝置進行檢測。
8.如權利要求6所述的人字齒輪軸的制造方法，其特征是所述對稱度檢測裝置包括橫梁(10)，在橫梁(10)的兩端分別對稱安裝左定位板(11)和右定位板(12)，左定位板(11)和右定位板(12)的相對一面分別為與軸體(I)左定位面(41)和右定位面(51)配合的定位面，左定位板(I)和右定位板(12)的下端分別設置在左支撐座(13)和右支撐座(14)上，左定位板(11)和右定位板(12 )的下端面分別設置與軸體(I)外表面配合的弧形槽；在所述橫梁(10)上設置相對橫梁(10)中心線布置的第一滑槽(15)和第二滑槽(16)，第一滑槽(15)中設置可相對滑槽(15)滑動的第一滑塊(17)，第二滑槽(16)中設置可相對第二滑槽(16)滑動的第二滑塊(18);所述第一滑塊(17)和第二滑塊(18)上分別固定第一導柱套(21)和第二導柱套(22)，在第一導柱套(21)和第二導柱套(22)中分別設置第一導柱(23)和第二導柱(24)，第一導柱(23)和第二導柱(24)可分別相對第一導柱套(21)和第二導柱套(22)上下滑動；在所述第一導柱(23)和第二導柱(24)的下端分別設置第一測試頭(25)和第二測試頭(26)。
9.如權利要求8所述的人字齒輪軸的制造方法，其特征是所述第一滑塊(17)通過第一滑塊(17) —側(cè)的第一鎖緊塊(19)與橫梁(10)固定，所述第二滑塊(18)通過第二滑塊(18)—側(cè)的第二鎖緊塊(20)與橫梁(10)固定。
10.如權利要求8所述的人字齒輪軸的制造方法，其特征是所述第一測試頭(25)和第二測試頭(26)為圓球狀。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種人字齒輪軸及其制造方法，包括以下工藝步驟(1)鍛造軸體；(2)用鉆床在軸體的兩端鉆螺孔；(3)粗車；(4)正火處理；(5)精車；(6)中溫去應力；(7)對軸體上各處外圓進行第一次外磨；(8)在軸體上加工左旋齒輪和右旋齒輪；(9)滲碳淬火；(10)對軸體上各處外圓進行第二次外磨；(11)磨齒；(12)采用對稱度檢測裝置檢測左旋齒輪和右旋齒輪的對稱度；(13)對稱度調(diào)整，保證對稱度≤0.03mm。本發(fā)明具有制造成本低，檢測高效及質(zhì)量可靠的優(yōu)點；本發(fā)明解決了大間距人字齒輪軸的加工制造中對稱度難加工、難測量的問題；采用本發(fā)明所述方法加工得到的人字齒輪軸對稱性好、熱處理變形少、壽命長、可靠性高。
文檔編號B23P15/14GK102937173SQ20121047835
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月22日 優(yōu)先權日2012年11月22日
發(fā)明者高友生 申請人:無錫威孚中意齒輪有限責任公司