嵌压成形加工齿轮的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开的一种嵌压成形加工齿轮的装置，具有一个制有导向孔的圆桶形机壳（６），以及在其导向孔内作上下运动的锥形环（５），其中装配的镶块座（４）的径向导槽上滑配有齿形镶块（２），齿形镶块（２）围绕中心被加工齿坯工件圆柱面分布，加压设备从上部对锥形环施加轴向压力Ｐｙ，推动锥形环内锥斜面下行产生径向压力Ｐｘ，使齿形镶块（２）的齿形刃口沿接触路径，挤压齿坯工件（１）的轴面坯料，使轴面坯料塑性变形成为与齿形镶块（２）齿形一致的齿轮。本发明专利技术可以通过更换不同的齿形镶块，加工出齿轴和非完齿轮或完整齿轮。适合渐开线、摆线、斜齿、锥齿等各种齿形加工。加工的齿轮成品率高；工模刃具易标准化，可反复使用，效率高，成本低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种无切削加工制造齿轮的装置，尤其是能够加工制造齿轴和 非完整齿轮的嵌压成形加工齿轮的装置。 技术背景现有技术中的齿轮切削加工设备有滚齿机、插齿机、剃齿机、绗齿机、 拉齿机等，虽然都是能有效加工齿轮的成熟工艺，但大都是不能加工齿轴和非 完整齿轮，且有金属废屑，浪费材料的设备。现有技术中的铣齿法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，且生产效率低而成本高。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4一50页)推荐的外 齿轮推削机，虽能加工齿轴和非完齿轮，但属有屑加工而浪费材料，且刀具昂 贵而使用寿命短，生产成本高。现有技术齿轮的无屑加工技术始于18世纪。1899年美国的0. J.比尔创造 了用冷挤法精整锥齿轮的工艺。20世纪初，英国的H.N.安德森首创热轧齿轮。 1951年，美国的H.厄恩斯特和B.格罗布研究成功冷轧齿轮工艺。20世纪50年 代，联邦德国研究成功精密模锻齿轮。60年代后，又发展了粉末冶金、粉末锻造和精密冲裁齿轮的方法。目前，利用金属的塑性变形或粉末烧结使齿轮的齿 形部分最终成形的无屑加工，分为工件在常温下进行加工的冷态成形和把工件 加热到100(TC左右进行加工的热态成形两类。前者包括冷轧、冷锻、冲裁等；后者包括热轧、精密模锻、粉末冶金等。无屑加工齿轮可使材料利用率从切削加工的40 50%提高到80 95%以上，生产率也可成倍增长，但因受模具强度 的限制， 一般只能加工模数较小的齿轮或其他带齿零件，同时对精度要求较高 的齿轮，在用无屑加工成形后仍需要利用切削加工最后精整齿形。无屑加工齿 轮需要采用专用的工艺装备，初始投资较大，只有在生产批量较大时(一般达万 件以上)才能降低生产成本。冷轧齿轮是将齿轮形的轧轮向轮坯径向进给，并按一定速比相互滚动，使 轮坯外周产生塑性变形轧出齿形。冷轧可加工直齿或斜齿圆柱齿轮、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。模数大 于2.5毫米时,通常先采用切削加工粗切，或铸、锻出齿形，再用冷轧对齿面作 精整加工。由于滚动成形，故无法加工非完齿轮。冷锻齿轮是按轮坯塑性变形和成形力的方式不同有冷挤和冷镦两种。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，常用于加工模数小于3毫米的直齿圆柱齿轮、内齿轮等。冷镦是利 用上模的锤击力使坯料在模具中受压縮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。对精度要求较高的齿轮，冷锻成形后需要再加一道研磨工序 精整齿形。属于少屑加工，且无法加工齿轴。冲裁齿轮是利用齿轮形的冲压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。不能加 工齿轴和较厚的非完整齿轮。热轧齿轮工作原理与冷轧相同，但热轧是在工件加热到100(TC以上的热塑 状态下进行的。热轧齿轮包括预热、轧制和整形等工序,单件生产时间平均不到 1分钟。对齿轮精度要求较高的齿轮，热轧时需要预留0.2毫米加工余量，然 后用剃齿机或蜗杆砂轮磨齿机精切齿形。该轧制法不能加工非完齿轮，且需要 付出加热成本和再次加工的成本。精密模锻齿轮是把轮坯加热到1000 115(TC，取出放到锻锤的下模中，用 上模锤击数次锻出齿形；或先粗锻成形，然后精锻齿形。为了减少锻造过程中 高温加热的轮坯接触空气而产生氧化皮的机会并提高齿轮精度，自20世纪70 年代以来，较多采用高速锤进行高速锻造，使轮坯在热塑性较好的状态下一次 锤击成形。精密模锻后的齿轮需先去除飞边，再以轴孔为基准精加工齿轮外径 和其他部位。对于精度要求较高的齿轮，需要在模锻时预留0. 5毫米加工余量， 以便最后用机床精切齿形。其不足之处是工序多而成本很高，且难以加工齿轴。粉末冶金齿轮是将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。C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。用粉末冶金虽然可加工各种齿形的齿轮，但制成的齿轮 内部通常含有5%以上的孔隙,材料密度为6.9 7. 2克/厘米3，制成的齿轮的 机械强度较低，且成本较高。现有技术无切削加工制造齿轮的冷轧机和热轧机，在轧轮(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， 提高了生产成本，且不能加工非完齿轮。上述现有技术虽然都能实现无切削加工制造齿轮，但成本都比较高，设备 较复杂，而且大都不能加工齿轴和非完齿轮，采用专用的工艺装备初始投资大， 不能降低生产成本。对于加工非完整齿轮齿廓的方法和设备一直是齿轮制造中的难题。真正能 够高效无切削加工制造非完整齿轮齿廓的方法设备，至今还未见有相关的文献 报道。其原因虽然很多，但最重耍的还是缺少高效率、高精度、低成本的工艺 加工装置。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种工艺装备初始投资小，工效高，能够显著降低生 产成本，既可以实现无屑加工齿轴和非完整齿轮，又可以加工完整齿轮的嵌压 成形加工齿轮的装置。本专利技术提供的一种嵌压成形加工齿轮的装置，具有一个制有导向孔和带有 端盖的圆桶形机壳，以及在其导向孔内作上下运动的锥形环，该锥形环内制有 上小下大的内锥孔，内锥孔中装配有若干个带有斜面的镶块座，镶块座上下表 面制有的导向体分别通过端盖下端面，和机壳底面柱台上端面制有的^S向导槽滑动配合，齿形镶块围绕中心被加工齿坯工件圆柱面分布，加压设备从上部对锥形环施加轴向压力Py ，使其锥形环下行推动内锥斜面产生径向压力Px，推 进环布齿坯工件轴面的齿形镶块沿上述径向导向槽移动，使齿形镶块的齿形刃 口沿接触路径，挤压齿坯工件的轴面坯料，使轴面坯料塑性变形成为与镶嵌模 块齿形一致的齿轮。本专利技术相比于上述现有技术具有如下有益效果。生产效率高。本专利技术通过加工容易、结构简单内置锥形环的圆桶形机壳，用带齿形的齿形镶块围绕齿坯，径向挤压齿坯材料变形成为齿轮的工艺装备， 加工周期短，初始投资小，生产成本低，工件无需转动就能成型为齿轮，实现 无切削加工，数秒钟即可一次成形一个齿轮，效率高，成品率高。成形后的齿轮强度高，使用寿命长，成本低，且省料。 一次成形的齿轮误 差小，尺寸准确，精度高，齿侧面轮廓光洁，通常无需精整齿形。克服了现有 技术粉末冶金加工各种齿形齿轮，因内部有孔隙所带来的机械强度低的问题。工、模具容易制造。齿形壤块和镶块座结构简单，易于制造，模块化程度 高，能够方便地对各种模数的直齿、斜齿标准化，并可反复使用而寿命长。单 件或批量生产同样适用。工件和模块只承受压力，不受弯、剪、拉、扭各种外 力的影响。适用范围宽。不仅能无屑加工出齿轴和非完齿轮及完整齿轮，而且还可以 根据不同齿形灵活地组装成多种形状结构齿轮的加工形式。无论是渐开线、圆 弧线、摆线的齿面，正齿、斜齿、锥齿的齿形，或是非圆齿轮都能实现无切屑 加工。 附图说明为了更清楚地理解本专利技术，现将通过本专利技术实施例，同时参照附图，来描 述本专利技术，其中图1为本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌压成形加工齿轮的装置，具有一个制有导向孔和带有端盖（９）的圆桶形机壳（６），以及在其导向孔内作上下运动的锥形环（５），该锥形环（５）内制有上小下大的内锥孔，内锥孔中装配有若干个带有斜面的镶块座（４），镶块座（４）上下表面制有的导向体分别通过端盖（９）下端面，和机壳（６）底面柱台上端面制有的径向导槽（１５、１２）滑动配合，齿形镶块（２）围绕中心被加工齿坯工件圆柱面分布，加压设备从上部对锥形环（５）施加轴向压力Ｐｙ，使其锥形环（５）下行推动内锥斜面产生径向压力Ｐｘ，推进环布齿坯工件（１）轴面的齿形镶块（２）沿上述径向导向槽移动，使齿形镶块（２）的齿形刃口沿接触路径，挤压齿坯工件（１）的轴面坯料，使轴面坯料塑性变形成为与齿形镶块（２）齿形一致的齿轮。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：袁正敏，
申请(专利权)人：袁正敏，
类型：发明
国别省市：90[中国|成都]