[發(fā)明專利]嵌壓成形加工齒輪的裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200810044235.5
• 申請日: 2008-04-11
• 公開（公告）號: CN101249524A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發(fā)明（設計）人: 袁正敏
• 申請（專利權）人: 袁正敏
• 主分類號: B21C23/14
• 分類號: B21C23/14;B21C25/02
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發(fā)明涉及一種無切削加工制造齒輪的裝置，尤其是能夠加工制造齒軸和非完整齒輪的嵌壓成形加工齒輪的裝置。

技術背景

現(xiàn)有技術中的齒輪切削加工設備有：滾齒機、插齒機、剃齒機、珩齒機、拉齒機等，雖然都是能有效加工齒輪的成熟工藝，但大都是不能加工齒軸和非完整齒輪，且有金屬廢屑，浪費材料的設備。

現(xiàn)有技術中的銑齒法利用盤形齒輪銑刀配合分度機構(gòu)在銑床上進行單齒加工。雖然也能加工齒軸和非完整齒輪，但所得齒形常有較大誤差，加工精度較低，且生產(chǎn)效率低而成本高。這種方法只適于單件小批生產(chǎn)質(zhì)量要求不高的齒輪。

《機械加工工藝手冊》(機械工業(yè)出版社2007年版第4-50頁)推薦的外齒輪推削機，雖能加工齒軸和非完齒輪，但屬有屑加工而浪費材料，且刀具昂貴而使用壽命短，生產(chǎn)成本高。

現(xiàn)有技術齒輪的無屑加工技術始于18世紀。1899年美國的O.J.比爾創(chuàng)造了用冷擠法精整錐齒輪的工藝。20世紀初，英國的H.N.安德森首創(chuàng)熱軋齒輪。1951年，美國的H.厄恩斯特和B.格羅布研究成功冷軋齒輪工藝。20世紀50年代，聯(lián)邦德國研究成功精密模鍛齒輪。60年代后，又發(fā)展了粉末冶金、粉末鍛造和精密沖裁齒輪的方法。目前，利用金屬的塑性變形或粉末燒結(jié)使齒輪的齒形部分最終成形的無屑加工，分為工件在常溫下進行加工的冷態(tài)成形和把工件加熱到1000℃左右進行加工的熱態(tài)成形兩類。前者包括冷軋、冷鍛、沖裁等；后者包括熱軋、精密模鍛、粉末冶金等。無屑加工齒輪可使材料利用率從切削加工的40～50％提高到80～95％以上，生產(chǎn)率也可成倍增長，但因受模具強度的限制，一般只能加工模數(shù)較小的齒輪或其他帶齒零件，同時對精度要求較高的齒輪，在用無屑加工成形后仍需要利用切削加工最后精整齒形。無屑加工齒輪需要采用專用的工藝裝備，初始投資較大，只有在生產(chǎn)批量較大時(一般達萬件以上)才能降低生產(chǎn)成本。

冷軋齒輪是將齒輪形的軋輪向輪坯徑向進給，并按一定速比相互滾動，使輪坯外周產(chǎn)生塑性變形軋出齒形。冷軋可加工直齒或斜齒圓柱齒輪、非圓齒輪或帶細齒的零件。對模數(shù)小于2.5毫米的齒輪，可從輪壞直接軋出齒形。模數(shù)大于2.5毫米時，通常先采用切削加工粗切，或鑄、鍛出齒形，再用冷軋對齒面作精整加工。由于滾動成形，故無法加工非完齒輪。

冷鍛齒輪是按輪坯塑性變形和成形力的方式不同有冷擠和冷鐓兩種。冷擠是利用凸模和凹模的相對移動產(chǎn)生擠壓力，使坯料在模具的約束下塑性流動而得到齒形，常用于加工模數(shù)小于3毫米的直齒圓柱齒輪、內(nèi)齒輪等。冷鐓是利用上模的錘擊力使坯料在模具中受壓縮而橫向流動形成齒形，常用于加工錐齒輪。通常需先把坯料頭部鐓粗，然后再鐓鍛齒形。冷鐓后的齒輪帶有飛邊，需用切削加工切去。對精度要求較高的齒輪，冷鍛成形后需要再加一道研磨工序精整齒形。屬于少屑加工，且無法加工齒軸。

沖裁齒輪是利用齒輪形的沖壓模從板料沖切出齒輪，適于加工模數(shù)小于6毫米、厚度小于10毫米的片齒輪、齒條、棘輪、鐘表齒輪和儀表齒輪等。不能加工齒軸和較厚的非完整齒輪。

熱軋齒輪工作原理與冷軋相同，但熱軋是在工件加熱到1000℃以上的熱塑狀態(tài)下進行的。熱軋齒輪包括預熱、軋制和整形等工序，單件生產(chǎn)時間平均不到1分鐘。對齒輪精度要求較高的齒輪，熱軋時需要預留0.2毫米加工余量，然后用剃齒機或蝸桿砂輪磨齒機精切齒形。該軋制法不能加工非完齒輪，且需要付出加熱成本和再次加工的成本。

精密模鍛齒輪是把輪坯加熱到1000～1150℃，取出放到鍛錘的下模中，用上模錘擊數(shù)次鍛出齒形；或先粗鍛成形，然后精鍛齒形。為了減少鍛造過程中高溫加熱的輪坯接觸空氣而產(chǎn)生氧化皮的機會并提高齒輪精度，自20世紀70年代以來，較多采用高速錘進行高速鍛造，使輪坯在熱塑性較好的狀態(tài)下一次錘擊成形。精密模鍛后的齒輪需先去除飛邊，再以軸孔為基準精加工齒輪外徑和其他部位。對于精度要求較高的齒輪，需要在模鍛時預留0.5毫米加工余量，以便最后用機床精切齒形。其不足之處是工序多而成本很高，且難以加工齒軸。

粉末冶金齒輪是將金屬粉末原料在模具中壓制成形，然后將輪坯在保護氣氛爐中以1100～1150℃的溫度保溫1.5～2.0小時進行燒結(jié)。燒結(jié)后的齒輪一般不必或很少切削加工。用粉末冶金雖然可加工各種齒形的齒輪，但制成的齒輪內(nèi)部通常含有5％以上的孔隙，材料密度為6.9～7.2克/厘米³，制成的齒輪的機械強度較低，且成本較高。

現(xiàn)有技術無切削加工制造齒輪的冷軋機和熱軋機，在軋輪(齒條)在軋制過程中，每一齒都要受到很大的彎、剪、拉、壓、扭各種外力，影響使用壽命，提高了生產(chǎn)成本，且不能加工非完齒輪。