螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銑齒加工方法
【技術領域】
[0001] 本發明設及一種螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法。
【背景技術】
[0002] 傳統的螺旋錐齒輪的制齒采用銳齒工藝，材料利用率低、能耗大、生產效率低。近 些年來汽車驅動橋用螺旋錐齒輪開始采用精鍛近凈成形工藝，借助于模具在壓力機上通過 熱鍛成形將螺旋錐齒輪齒形加工出來，然后W齒為基準，加工安裝孔和安裝面。運種精鍛工 藝克服了現有的切削加工所造成的材料利用率低、生產效率低W及切斷了金屬纖維流線而 造成的彎曲強度降低等缺點，符合高效、精密、綠色清潔的21世紀先進制造技術的發展趨 勢，是螺旋錐齒輪加工變革的主要途徑之一。
[0003] 如在申請公布號為CN102581208A的中國發明專利申請中所公開的汽車后橋從動 螺旋錐齒輪精密熱鍛的方法中，將經過下料、墳粗、預鍛處理后得到的預鍛件放入終鍛模具 中進行鍛壓加工，在終鍛模具中采用齒形凹模將預鍛件上加工出齒面。運種用于在預鍛件 上進行齒面鍛壓加工的齒形凹模實質上可W看成一種"內錐"螺旋錐齒輪，即螺旋錐齒輪 面錐位于模具內側。由于運種精鍛齒形模具的結構較為特殊，采用現有的如授權公告號為 CN102658400B的中國發明專利中公開的數控螺旋錐齒輪銳齒機無法對運種"內錐"螺旋錐 齒輪進行銳齒加工，運種數控螺旋錐齒輪銳齒機包括床身，床身上依次設置有橫向滑臺和 縱向滑臺，橫向滑臺上沿橫向滑臺滑動方向移動裝配有立柱，立柱上安裝有豎向滑臺，豎向 滑臺上安裝有刀具主軸箱，在縱向滑臺上安裝有回轉工作臺，回轉工作臺上設有用于安裝 齒巧的工件主軸箱，刀具主軸箱的朝向工件主軸箱的側面上設有刀盤，運種數控螺旋錐齒 輪銳齒機只能加工一般的螺旋錐齒輪（外錐），在加工螺旋錐齒輪精鍛齒形模具（內錐）時 會出現干設，不能直接對精鍛齒形模具進行銳齒加工。
[0004] 目前在加工制作運種精鍛齒形模具時，有的是先加工出一個形狀與精鍛螺旋錐齒 輪外形一致的"電極"，再通過電火花加工的方式把精鍛齒形模具上的齒形加工出來，也有 直接在加工中屯、上用指型銳刀"雕刻"模具的齒形。無論是電火花加工還是在加工中屯、上 "雕刻"模具，都存在著加工效率低的問題，模具加工的時間往往是齒輪切削加工時間的20 倍W上，導致精鍛齒形模具制造成本居高不下。
【發明內容】
[0005] 本發明提供一種螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法，W解決現有技術中 的螺旋錐齒輪銳齒機加工調整計算復雜W至于不能用于加工精鍛齒形模具的技術問題。
[0006] 本發明所提供的螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法的技術方案是：螺旋 錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法，所述的加工方法使用的機床包括機床底座，機床 底座上相互垂直設置有X向滑軌和Z向滑軌，Z向滑軌上滑動安裝有Z向滑臺，Z向滑臺上 裝配有可繞Y軸轉動的用于裝夾精鍛模具的工件驅動箱，X向滑軌上滑動安裝有立柱，在立 柱上設有的Y向導軌上滑動安裝有Y向滑臺，Y向滑臺上安裝有用于安裝銳刀盤的刀盤驅 動箱，刀盤驅動箱可在所述Y向滑臺上繞X軸轉動，所述加工方法包括如下步驟：
[0007] 步驟一，刀盤驅動箱上的刀盤主軸軸線隨刀盤驅動箱繞X軸相對于Y向滑臺轉動 設定a角W形成刀傾角，使刀盤驅動箱上的銳刀盤在加工精鍛模具齒形時避免切削非加 工區域，刀盤主軸軸線在銳刀盤銳削加工精鍛模具齒形時保持固定；
[0008] 步驟二，將工件驅動箱繞Y軸轉動設定齒巧安裝角，使加工出來的精鍛齒形模具 的大端和小端齒深滿足設計要求；
[0009] 步驟三改變立柱在X向滑軌上的位置及Y向滑臺在Y向滑軌上的位置，使加工出 來的精鍛齒形模具的螺旋角等于設計螺旋角；
[0010] 步驟四：修正立柱在X向滑軌、Y向滑臺在Y向滑軌、Z向滑臺在Z向滑軌上的位 置及工件驅動箱的底座在Z向滑臺上的轉動角度，使加工出來的精鍛齒形模具的齒槽兩側 的齒形角等于設計的壓力角；
[0011] 步驟五：調整刀盤驅動箱上的刀盤的刀尖形成直徑，使加工出來的精鍛齒形模具 的齒槽的曲率半徑與設計的曲率半徑相同。
[0012] 上述步驟一中，設定a角大于最小調整角I，最小調整角I為：
[0013]
[0014] 其中，AA為干設量最大點在銳刀盤上的位置與模具齒巧上的干設量最大點之間 的距離，AB為切齒計算點到干設量最大點之間的距離，h為模具齒巧的全齒高，Ai為保持 安全距離的調整角的經驗值。
[0015] 基于所述的最小調整角I和精鍛齒形模具的螺旋角P按下式計算齒巧安裝角調 整量A丫，
[0016]
[0017] 根據精鍛齒形模具的齒面法矢與精鍛螺旋錐齒輪的齒面法矢相等的原則，計算精 鍛齒形模具的螺旋角P，確定刀傾調整后的刀位補償量，使模具齒形的螺旋角與精鍛成形 的螺旋錐齒輪的螺旋角相匹配，刀位計算式為，
[0018]
[0019] 其中，H和V分別為水平刀位和垂直刀位，Lm為中點錐距，rd為銳刀盤半徑，AH和AV為形成刀傾后的水平刀位和垂直刀位的修正量。
[0020] 根據齒輪齒形角和齒輪幾何參數，計算銳刀盤齒形角，協同調整刀位修正量、水平 輪修正量和安裝角修正量，使模具齒巧上被加工出的齒槽兩側的齒形角等于設計的壓力 角，銳刀盤齒形角I02為：
[0021]
[0022] 其中，a為齒頂角和齒根角之和，割為設計壓力角，01為設計螺旋角。
[0023] 利用單面法計算出采用銳齒加工時銳刀盤的內外刀尖半徑和因刀傾產生的曲率 誤差，使精鍛齒形模具的齒面曲率半徑與精鍛成形的螺旋錐齒輪的齒面的曲率半徑吻合， 加工模具所用銳刀盤內外刀尖的半徑的計算式為：
[0024]
[0025] 其中，B2為齒面寬，r1和r2分別為螺旋錐齒輪采用銳齒加工方法所計算出的銳刀 盤內外刀尖的半徑，R2和R1分別為加工模具所用銳刀盤內外刀尖的半徑。
[00%] 本發明的有益效果是：本發明所提供的加工螺旋錐齒輪精鍛齒形模具的加工方法 應用于所使用的加工機床上，在Y向滑臺上安裝有用于安裝銳刀盤的刀盤驅動箱，刀盤驅 動箱繞X軸轉動裝配在所述Y向滑臺上，通過計算設定刀盤驅動箱中刀盤主軸軸線繞X軸 相對于Y向轉動的角度可W在加工精鍛模具齒形時避免切削非加工區域，運樣就可W用銳 齒加工螺旋錐齒輪的方法加工精鍛齒形模具，能大幅度提高精鍛齒形模具的加工效率，降 低精鍛齒形模具的加工成本。
【附圖說明】
[0027] 圖1是本發明所提供的螺旋錐齒輪精鍛齒形模具高效銳齒加工方法中所使用的 加工機床的結構示意圖；
[0028] 圖2是使用如圖1所示加工機床加工精鍛齒形模具時的加工示意圖。
【具體實施方式】
[0029] 如圖1、圖2所示，一種用于加工螺旋錐齒輪精鍛齒形模具的加工機床的實施例， 該實施例中的加工機床包括機床底座1，機床底座1上相互垂直的設置有X向滑軌2和Z向 滑軌13,在Z向滑軌13上滑動安裝有Z向滑臺12,Z向滑臺12由Z向驅動電機驅動沿Z軸 往復運動，在Z向滑臺12上設置有用于裝夾待加工的螺旋錐齒輪精鍛齒形模具22的工件 驅動箱9,該工件驅動箱9的底座通過齒巧安裝角調整機構10可在Z向滑臺12上繞Y軸轉 動丫角，形成齒巧安裝角，工件驅動箱9上裝夾的模具由伺服電機8驅動蝸桿蝸輪機構實 現分齒。
[0030] 本實施例中，在X向滑軌2上滑動安裝有立柱6,立柱6上的Y向導軌7上滑動安 裝有Y向滑臺5,在Y向滑臺5上安裝有用于安裝銳刀盤21的刀盤驅動箱4,刀盤驅動箱4 可繞X軸相對于Y向滑臺轉動。
[0031] 本實施例中，刀盤驅動箱4上的銳刀盤2