提高双联齿轮齿形加工精度的措施

双联齿轮的齿形加工,即大端滚齿和小端插齿,由于工件结构原因,其齿向及齿圈径向圆跳动误差往往超出产品技术要求或加工工艺要求。本文就此问题进行分析,并提出相应解决措施。

一、产品结构及传统工艺工装结构弊病

图1

图1所示为双联齿轮典型结构图,其特点为工件内孔的长径比≥3,工件的大端面较大,其外径与孔径之比≥2。按照机械加工工艺要求,毛坯经粗车、精车加工后,齿坯的大小端面圆跳动公差,对于7和8级精度齿轮,当分度圆直径≤125mm时,端面圆跳动公差为0.018mm；分度圆直径小于400mm,大于125mm时,端面圆跳动公差为0.022mm。实际加工中按此标准加工和检验,但在滚、插齿加工中,我们按照传统的工装结构设计了滚、插齿夹具。图2即为滚齿加工的工装结构图。

图2 传统工装图

图中,工件以内孔和端面定位,工件内孔与芯棒外径之间采用H6/h5配合,拧紧上面的螺母,通过开口垫而将工件夹紧。插齿加工方法为工件大端面和内孔定位,液压拉杆通过开口垫而夹紧工件。这两种装夹方法均为机械手册推荐的传统结构。在实际加工产品时,发现滚、插齿的齿圈径向圆跳动误差为0.07～0.10mm,甚至达0.15mm,齿向误差为0.02～0.05mm。而工艺要求齿圈径向跳动误差≤0.063mm,齿向误差≤0.011mm。插齿的齿圈径向跳动误差及齿向误差也有不同程度的超差现象。

一般而言,齿轮滚齿的齿圈径向圆跳动误差和齿向误差产生的原因主要是齿坯的几何偏心和安装偏心所致；齿向误差超差主要是夹具和齿坯的制造安装调整精度低,分齿、差动交换齿轮误差大以及齿坯或夹具的刚性差,夹紧后变形等。经过分析和实际检测,我们发现夹具结构设计的不合理,是产生误差的主要原因。

二、滚齿工件定位和加工受力变形分析

图2中传统工装结构上,工件以内孔和端面定位。由于工件内孔长径比大于3属于长孔定位,限制4个自由度,端面限制3个自由度,这就形成了过定位现象,且重复限制的自由度数为2个,因此这种结构设计不合理。

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