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在滚丝机上冷轧加工小模数花键轴

文章出处:http://www.gzyljx.com   发表时间:2015-07-21 15:45:39   人气:
小模数渐开线花键冷轧制造工艺由于具有效率高、成本低、精度稳定、质量可靠等特点,正逐步取代传统的滚齿及插齿工艺。小模数渐开线花键冷轧加工最好在专用滚轧机上进行,但国内该类机床的生产刚刚起步。为此,我们尝试在Z28-80滚丝机床上冷轧加工小模数渐开线花键轴,取得了较好的效果。

1.冷轧加工原理

在滚丝机上冷轧加工小模数渐开线花键 的原理如图1所示。L、R是参数相同的一对渐开线滚轧轮,分别安装在滚丝机的两根主轴上,并可在传动机构的驱动下同向同步旋转。R轮可由油缸驱动进行径向进给运动,L轮可通过调整机构的调整与R轮在工件P表面的压痕重合。工件P以两中心孔定位夹紧,调整夹具可使工件轴向移动,在受力时可绕夹具上过O点与机床主轴平行的轴线摆动一个Φ角,以保证工件在冷轧过程中始终保持与两滚轧轮处于自由对滚状态,同时便于装夹工件。

图1 冷轧加工原理

2.滚轧轮设计实例

工件参数:模数m=0.75mm,齿数Z=40,压力角αD=30°,分度圆直径D=30mm,基本弧齿厚S=1.178mm,大径Dee=30.75mm,小径Die=28.88mm(平齿根),基圆直径Db=25.9808mm。工件材料为20Cr,硬度为156~186HB。
滚轧轮参数的计算方法如下:
(1)工件大径圆上压力角αe

(2)工件小径圆上压力角αi

(3)工件大径圆上弧齿厚Se

(4)工件小径圆上弧齿厚Si

(5)工件毛坏直径Dz
按截面积相等原则确定Dz

(6)滚轮齿数Z0
根据机床中心距确定Z28-80滚丝机中心距为130~230mm,取Z0=228。
(7)滚轧轮的大径Deo
开始滚动时无打滑现象的纯滚动应符合DeoZ=DzZo,但实际上打滑现象不可避免。经验计算公式为

(8)工件与滚轧最终中心距ao

(9)工件与滚轧轮的最终啮合角α′

(10)滚轧轮分度圆直径Do

(11)节圆直径D′、Do

(12)节圆上的弧齿厚S′、So

(13)滚轧轮压力角αDo
在滚轧过程中,由于工件上部齿面与下部齿面所受挤压应力不同,易使工件上部齿面形成塌角,故需对滚轧轮压力角进行修正,修正量与工件材料及硬度有关,此处取αDo=29.84°为宜。
(14)滚轧轮基圆直径Dbo

(15)滚轧轮修正后的啮合角αo

(16)滚轧轮分度圆弧齿厚So

(17)滚轧轮大径圆上压力角αeo

(18)滚轧轮大径圆上弧齿厚Seo

(19)滚轧轮全齿高ho
ho应大于工件全齿高,以增大滚轧轮的适用范围。但应验算滚轧轮小径上的齿槽宽,以保证制造无困难。取ho=1.2mm。
(20)滚轧轮小径Dfo

(21)滚轧轮小径圆上压力角αfo

(22)滚轧轮小径圆上弧齿槽宽Efo

滚轧轮的结构尺寸、形位公差及技术要求参照滚丝轮及圆柱测量齿轮制订,滚轧轮的公法线长度或跨棒距M按齿轮工中花键资料计算,所需材料可选用Cr12MoV(硬度59~62HRC)。

3.滚轧轮的调整及磨损后的翻新

滚轧轮必须同步调整,即调整L与R两轮在工件表面的压痕重合。如同步调整不准确,将使工件产生乱齿、出屑及超差等情况,工件中心高与滚轧轮中心高一致(允许低0.01~0.08mm),常用的调整方法为:
(1)用对刀样件调整
制造一个与工件花键相同的高精度对刀样件,使两滚轧轮的牙齿在样件花键齿槽内对准,然后固定滚轧轮。
(2)试轧坯件调整
如图2所示,在工件初始位置标记A、B、C、D四点,径向进给深度为0.1mm,用手驱动滚轧轮转动,使坯件转过半圈以上不到一圈,则在坯件表面留下两滚轧轮的压痕。由图2可看出,R轮的压痕沿A→C→B移动,L轮的压痕沿B→D→A移动。将坯件表面C→B→D段展开,如图2a、2b所示。K点为R轮最终压痕线。图2a表示L轮压痕超前R轮压痕,图2b表示L轮压痕滞后R轮压痕,应分别调整L轮顺时针方向转过Δ1或逆时针方向转过Δ2,直至出现图2c中情况,表明两轮压痕重合。使工件转8圈后压痕仍重合,同步调整才可结束。

图2 滚轧轮的同步调整

滚轧轮使用磨损后,可将轮齿磨去,减少其齿数,重新按前述过程计算参数,重新开齿,制作出翻新的滚轧轮,在机床中心距允许范围内可多次翻新。

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