[發明專利]一種采用錐形滾壓輪的齒輪滾軋成形方法

有效

• 申請號: 201710131961.X
• 申請日: 2017-03-07
• 公開（公告）號: CN106807865B
• 公開（公告）日: 2018-06-01
• 發明（設計）人: 王廣春;吳濤;閆軻
• 申請（專利權）人: 山東大學
• 主分類號: B21H5/02
• 分類號: B21H5/02
• 代理公司: 濟南金迪知識產權代理有限公司 37219
• 代理人: 王緒銀

一種采用錐形滾壓輪的齒輪滾軋成形方法，是用至少一個錐形滾壓輪對坯料進行滾軋，所述錐形滾壓輪的齒形沿軸向是變化的，各個滾壓輪同向旋轉，坯料軸向進給，依次實現初始滾軋階段的分齒、成形階段的突耳缺陷抑制以及滾軋后期的齒形輪廓的精整，在錐形滾壓輪旋轉中，隨著坯料的軸向送進，坯料外緣依次發生并完成均勻分齒、齒形無突耳成形和齒廓精整過程，實現齒輪滾軋過程的精確成形。該方法工藝過程簡便，易于實現，成形質量好，消除切除突耳的機械加工和保證齒廓尺寸精度的磨削加工，節省材料和加工工時，顯著提高齒輪滾軋成形的生產效率和成形質量，并降低生產成本。

技術領域

本發明涉及一種用于滾軋圓柱齒輪的成形方法，屬于齒輪軋制成形技術領域。

背景技術

齒輪是近代機器中最常見的機械元件之一，是機械產品的重要基礎零部件。目前齒輪的主要生產工藝是切削加工與精密鍛造成形等。圓柱齒輪的精密鍛造成形工藝基本上是采用鐓擠方法，這種封閉的成形方法使得金屬毛坯在成形接近終了階段的流動受到極大的限制，材料的變形抗力急劇上升，導致齒廓充填不完滿、所需設備噸位大、模具工況惡劣、出模困難等。

軋制成形是一種連續的局部加載局部變形的回轉塑性成形工藝，變形力顯著降低，連續的回轉運動也使得對模具的沖擊作用較小，幾乎不存在模鍛成形出現的出模困難等問題。齒輪滾軋工藝體現了軋制成形方式的優勢和齒輪鍛造成形技術的優點，目前主要有兩種基本成形方法：齒條滾軋成形及滾壓輪滾軋成形。其中，滾壓輪滾軋成形工藝更具有實用性。圓柱齒輪滾壓輪滾軋工藝原理如圖1所示，一對(或三個或更多)參數相同的滾壓輪平行安裝在兩根主軸上，在傳動機構的驅動下做同向和同步旋轉。工件以其兩端中心孔定位，始終與兩個滾壓輪處于自由對滾狀態。在液壓系統提供的滾壓力作用下，兩個滾壓輪徑向進給接觸并擠壓工件。隨著擠入量的增加，工件外圓部分的金屬在滾壓輪間借助范成運動形成齒形，直至滾軋出整個齒輪結構。

齒輪滾軋成形典型的缺陷有如圖2所示的齒形突耳、齒腹線不對稱及端部鼓形等，其中突耳缺陷是齒輪滾軋成形工藝中最嚴重的質量缺陷，是成形過程中在齒形的頂部兩側形成的突起。突耳現象是由于在滾軋過程中與滾壓輪接觸的表層坯料流動較快而逐漸累積形成的，是齒輪滾軋成形變形方式下固有的變形特征，需要通過機械加工切除突耳。通過工藝參數調配，難以顯著改善或消除齒形突耳現象。此外，滾軋成形初始階段，坯料在隨滾壓輪旋轉分齒時，由于打滑現象容易產生錯齒現象，錯齒與分齒不均都會影響滾軋成形質量，嚴重時導致成形失敗。同時，在成形結束階段，由于滾壓輪齒頂、齒根與成形齒形齒根、齒頂同時都是接觸的，而不是標準齒輪嚙合傳動時齒根與齒頂間保持一定的間隙狀態，因此，旋轉過程中，滾壓輪齒頂與坯料旋出齒的齒廓底部、滾壓輪齒根與坯料旋入齒齒廓頂部會發生干涉，迫使坯料齒形變形，而使得滾軋成形的齒廓精度得不到保證。

綜上所述，現有的齒輪滾軋成形方法中，滾壓輪軸相對于坯料軸之間只有徑向送進運動與旋轉運動，滾壓輪軸與坯料軸之間并無相互的軸向運動，在該運動方式下，滾壓輪的齒形結構沿軸向和環向必然為均布形式，使得齒輪滾軋成形中的初始咬入均勻分齒、成形階段的突耳缺陷抑制以及成形后期齒形輪廓的精整難以通過一套滾壓輪來實現。

發明內容

本發明針對現有齒輪滾軋成形技術中滾壓輪與坯料之間只有徑向送進運動和旋轉運動的運動形式而對齒輪滾軋成形過程控制帶來的限制，提出一種簡單方便、成本低，能夠實現均勻分齒、抑制突耳、精整齒廓的采用錐形滾壓輪的齒輪滾軋成形方法。

本發明的采用錐形滾壓輪的齒輪滾軋成形方法，是：

用至少一個錐形滾壓輪對坯料進行滾軋，所述錐形滾壓輪的齒形沿軸向是變化的，各個滾壓輪同向旋轉，坯料軸向進給，依次實現初始滾軋階段的分齒、成形階段的突耳缺陷抑制以及滾軋后期的齒形輪廓的精整；在錐形滾壓輪旋轉中，隨著坯料的軸向送進，坯料外緣依次發生并完成均勻分齒、齒形無突耳成形和齒廓精整過程，實現齒輪滾軋過程的精確成形。