一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法技术

本发明专利技术一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法，将螺旋内齿圈拉刀精切段加工明确的划分为螺旋齿槽的开粗、台阶型切削齿的粗加工、台阶型切削齿的精加工和非零度后角切削齿的铲背4个阶段，优化了螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿磨削加工的工艺流程和每一工序相应的砂轮走刀路径模式；便于生产进度的组织和工序质量的检查及合理的加工余量分配，并能够清晰安排所需工装、砂轮和对应加工代码。所划分的4个工艺阶段从根本上抓住了螺旋内齿圈拉刀精切段逐步成型的几何特征和工艺基准，每一阶段都采用相同的对刀点，消除了再对刀的误差引入，非常便于加工精度的维护。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于螺旋内齿圈拉刀制造领域，涉及螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削工艺流程及对应磨削路径，具体为一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法。
技术介绍
螺旋内齿圈拉刀是拉削加工汽车自动变速箱用螺旋内齿圈的一种重要工具。螺旋拉刀穿过齿圈毛坯中间的预制孔，相对于齿圈做螺旋运动直至完全穿过齿圈，完成螺旋内齿圈的加工。在此过程中，拉刀的粗切段先切削出齿圈的近似齿槽，然后位于拉刀后部的廓形精切齿切削出精确的内齿圈渐开线齿形。由于螺旋内齿圈的齿形精度要求一般在6-7级，所以螺旋内齿圈拉刀的渐开线廓形精切齿采用了一种特殊的轮切形式来保证获取高精度的齿圈拉削精度。螺旋拉刀精切段的切削齿结构参见图1。该螺旋内齿圈拉刀采用了螺旋容屑槽结构，其旋向与切削齿相反。在最前面是1到2排的引导齿(在图1中A-A’前面范围)。这些齿并不参与切削，而是将齿圈平稳的从螺旋拉刀的粗切齿段传送到螺旋拉刀的精切段；接下来，切削齿侧刃为锐角的一侧开始参与切削(A’-B’)，另一侧不参与切削，只是稳定并引导齿圈的平滑运动(A-B)；最后切削刃前角为钝角的一侧进行切削(B-C)，而对侧则退出切削(B’-C’)，起支撑引导齿圈螺旋运动作用。这种左右侧廓形分别切削的方式对于切削齿每一个切削刃都有严格得位置要求。每一个切削齿都采用了标准的渐开线廓形齿，不过切削刃与目标渐开线绕轴线有给定的旋转偏移，正是这种切削刃之间的相对偏移实现了螺旋内齿圈材料按照渐开线廓形分层去除。一般该种螺旋内齿圈拉刀的精切段具有19-22排切削齿，其中2排位引导齿，8-9排为锐角切削齿，剩余为钝角切削齿。其中，锐角切削齿每一齿的法向拉削余量约为24um到10um，从前向后逐渐减小，钝角切削齿每齿的法向拉削余量从20um到3um逐渐缩小。由此可知，每一切削齿的两个侧面都具有不同的尺寸要求。而螺旋内齿圈拉刀精切齿数量一般在一千到两千个，逐齿加工的效率相当低下。此外，加工中维护统一齿槽方向上每一切削齿的左右切削刃之间的相对位置精度(即该侧切削刃对应的拉削余量)也是一个非常严峻的问题，直接决定着该拉刀加工螺旋内齿圈的齿形精度。目前该种螺旋内齿圈拉刀精切段这种刀齿分布结构的制造方法研究很少。在生产中，工艺人员和操作工多按照螺旋斜齿轮的加工方式来进行处理，即将螺旋内齿圈拉刀沿轴向离散为很多排的斜齿轮，然后每一个齿槽分别进行磨削加工。这种每齿单独加工的方式直接导致加工效率低下，砂轮要不断的进行往复磨削，存在大量的空走刀行程。同时，这种单齿加工的方式，很容易积累运动误差，导致同一齿槽方向上前后切削齿切削刃之间的位置要求难以得到保证。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法，通过优化的加工工艺流程和适当的磨削走刀路径，提高制造效率并保证制造精度。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法，包括如下步骤：步骤1，齿槽粗加工阶段；对工件毛坯的齿槽采用渐开线廓形的砂轮进行磨削，直到齿槽的廓形与最后一排切削齿对应的渐开线廓形一致；加工得到齿槽的基本形状，并作为之后加工工序的对刀基准；步骤2，台阶结构的粗加工阶段；采用砂轮在齿槽中心往复磨削，同时每一次磨削行程都在齿槽的宽度方向施加微量旋转进刀量，对每一齿槽中两侧切削刃的台阶型结构进行逐层的材料去除，得到每一齿槽中两侧呈台阶状结构分布的切削刃；步骤3，台阶结构的精加工阶段；将砂轮从齿槽后方向前方按照一侧切削齿的台阶结构进行磨削，直至完成设计精度要求；然后采用同样的砂轮走刀方式进行同一齿槽另一侧所有切削齿侧面的磨削；步骤4，铲背阶段；采用根据切削齿后角修正过的螺旋渐开面对应磨削廓形的砂轮，在每一齿槽中对所有有非零度后角的切削齿从后向前的进行侧面磨削。优选的，步骤4中，磨削行程根据切削齿后角修正过的螺旋路径进行，而在齿槽中每齿位置的切换根据原始螺旋路径进行。优选的，步骤1中具体的加工范围和砂轮走刀路径模式如下，1.1采用标准渐开线对应砂轮磨削廓形；使用往复磨削行程，磨削行程完全贯穿整个螺旋内齿圈拉刀精切齿段；每一行程的前方位置或后方位置或前方和后方位置，在径向向下进刀，直到最后一排齿的渐开线廓形到达设计精度要求；1.2然后抬起砂轮，切换到相邻齿槽重复执行前述磨削过程；直至所有齿槽都完成加工，则结束渐开线廓形齿槽粗加工。优选的，步骤2中具体的加工范围和砂轮走刀路径模式如下，2.1采用准渐开线对应砂轮磨削廓形；以螺旋内齿圈拉刀精切段齿槽的前端作为原点，砂轮径向进入当前齿槽，直到砂轮廓形与最后一排切削齿的渐开线廓形一致的位置；2.2对应每一个切削齿的拉削加工余量，砂轮绕螺旋内齿圈拉刀进行微量的旋转，完成廓形磨削的砂轮进刀；2.3砂轮从前向后进行磨削，一直运动到绕当前轴向回转进给量对应的切削齿前方停止；然后砂轮返回螺旋内齿圈拉刀精切段的前端；2.4循环执行步骤2.2和2.3，继续施加适当的旋转进刀量，完成对应切削齿廓形磨削的砂轮进刀，并进行螺旋路径的磨削；2.5当前切削齿的当前侧切削刃磨削达到精度要求后，下一次磨削行程缩短到该齿的前一个齿；如此循环直至当前齿槽一侧的所有切削齿的侧面都完成磨削，2.6采用同样的如步骤2.1到2.6所述的砂轮走刀方式对当前齿槽的另一侧进行磨削；2.7当该齿槽磨削完成后，砂轮沿径向抬起至完全退出，然后切换到相邻的齿槽进行重复步骤2.1到2.6的磨削走刀方式，至到所有齿槽都得到加工，完成台阶结构粗加工。进一步，步骤2.3中，磨削过程中砂轮与当前轴向回转进给量对应的切削齿无干涉，并且完成该切削齿前一齿侧面的成型磨削；优选的，步骤3中具体的加工范围和砂轮走刀路径模式如下，3.1采用准渐开线对应砂轮磨削廓形，以螺旋内齿圈拉刀精切段前端面的齿槽中心位置处为局部原点；砂轮保持在齿槽外，运动到刀体末端齿槽中心位置，然后径向进入齿槽到与最后一排切削齿渐开线廓形一致的位置；3.2砂轮从刀体后端向前，沿着齿槽一侧切削齿的设计侧面，逐齿的按照台阶结构进行磨削，直到砂轮从刀体前端面退出；3.3绕刀具轴向微量旋转施加进刀量，在同一侧重复执行步骤3.1和3.2的磨削操作直至该侧所有切削齿的齿形都达到设计精度；3.4采用如步骤3.1到3.3所述的同样的砂轮走刀方式进行同一齿槽另一侧所有切削齿侧面的磨削；在当前齿槽完成加工后，砂轮径向退出齿槽，切换到相邻齿槽进行磨削操作；直至所有齿槽都完成磨削，完成台阶结构精加工。优选的，步骤4中具体的加工范围和砂轮走刀路径模式如下，4.1采用螺旋角修正后的螺旋渐开面对应的磨削廓形对砂轮进行修整；以螺旋内齿圈拉刀精切段最前端面齿槽中心位置处为局部原点；砂轮保持在齿槽外，运动到最后一排齿后方的齿槽中心位置，然后砂轮径向进入齿槽直至与最后一排切削齿廓形一致的位置；砂轮从后向前对当前齿槽一侧所有有后角要求的切削齿侧面逐个执行如下磨削操作：4.11砂轮从齿槽中心移动到第i个切削齿的后方，且与第i+1个切削齿无干涉，i为正整数；4.12砂轮沿着由切削齿后角修正过后的螺旋轨迹向前对该齿齿侧进行磨削，直到该齿侧完全得到磨削且与第i-1个齿无干涉；4.13砂轮回到齿槽中心位置；4.2砂轮重复步骤4.11到4.13的磨削操作直至该侧所有具有后角要求的切削本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，齿槽粗加工阶段；对工件毛坯的齿槽采用渐开线廓形的砂轮进行磨削，直到齿槽的廓形与最后一排切削齿对应的渐开线廓形一致；加工得到齿槽的基本形状，并作为之后加工工序的对刀基准；步骤2，台阶结构的粗加工阶段；采用砂轮在齿槽中心往复磨削，同时每一次磨削行程都在齿槽的宽度方向施加微量旋转进刀量，对每一齿槽中两侧切削刃的台阶型结构进行逐层的材料去除，得到每一齿槽中两侧呈台阶状结构分布的切削刃；步骤3，台阶结构的精加工阶段；将砂轮从齿槽后方向前方按照一侧切削齿的台阶结构进行磨削，直至完成设计精度要求；然后采用同样的砂轮走刀方式进行同一齿槽另一侧所有切削齿侧面的磨削；步骤4，铲背阶段；采用根据切削齿后角修正过的螺旋渐开面对应磨削廓形的砂轮，在每一齿槽中对所有有非零度后角的切削齿从后向前的进行侧面磨削。

【技术特征摘要】
1.一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1，齿槽粗加工阶段；对工件毛坯的齿槽采用渐开线廓形的砂轮进行磨削，直到齿槽的廓形与最后一排切削齿对应的渐开线廓形一致；加工得到齿槽的基本形状，并作为之后加工工序的对刀基准；步骤2，台阶结构的粗加工阶段；采用砂轮在齿槽中心往复磨削，同时每一次磨削行程都在齿槽的宽度方向施加微量旋转进刀量，对每一齿槽中两侧切削刃的台阶型结构进行逐层的材料去除，得到每一齿槽中两侧呈台阶状结构分布的切削刃；步骤3，台阶结构的精加工阶段；将砂轮从齿槽后方向前方按照一侧切削齿的台阶结构进行磨削，直至完成设计精度要求；然后采用同样的砂轮走刀方式进行同一齿槽另一侧所有切削齿侧面的磨削；步骤4，铲背阶段；采用根据切削齿后角修正过的螺旋渐开面对应磨削廓形的砂轮，在每一齿槽中对所有有非零度后角的切削齿从后向前的进行侧面磨削。2.根据权利要求1所述的一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法，其特征在于，步骤4中，磨削行程根据切削齿后角修正过的螺旋路径进行，而在齿槽中每齿位置的切换根据原始螺旋路径进行。3.根据权利要求1所述的一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法，其特征在于，步骤1中具体的加工范围和砂轮走刀路径模式如下，1.1采用标准渐开线对应砂轮磨削廓形；使用往复磨削行程，磨削行程完全贯穿整个螺旋内齿圈拉刀精切齿段；每一行程的前方位置或后方位置或前方和后方位置，在径向向下进刀，直到最后一排齿的渐开线廓形到达设计精度要求；1.2然后抬起砂轮，切换到相邻齿槽重复执行前述磨削过程；直至所有齿槽都完成加工，则结束渐开线廓形齿槽粗加工。4.根据权利要求1所述的一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法，其特征在于，步骤2中具体的加工范围和砂轮走刀路径模式如下，2.1采用准渐开线对应砂轮磨削廓形；以螺旋内齿圈拉刀精切段齿槽的前端作为原点，砂轮径向进入当前齿槽，直到砂轮廓形与最后一排切削齿的渐开线廓形一致的位置；2.2对应每一个切削齿的拉削加工余量，砂轮绕螺旋内齿圈拉刀进行微量的旋转，完成廓形磨削的砂轮进刀；2.3砂轮从前向后进行磨削，一直运动到绕当前轴向回转进给量对应的切削齿前方停止；然后砂轮返回螺旋内齿圈拉刀精切段的前端；2.4循环执行步骤2.2和2.3，继续施加适当的旋转进刀量，完成对应切削齿廓形磨削的砂轮进刀，并进行螺旋路径的磨削；2.5当前切削齿的当前侧切削刃磨削达到精度要求后，下一次磨削行程缩短到该齿的前一个齿；如此循环直至当前齿槽一侧的所有切削齿的侧面都完成磨削，2.6...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪军，贾康，万少可，樊利军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61