一种齿轮轴及其数控加工方法技术

本发明专利技术涉及齿轮轴技术领域，尤其是涉及一种齿轮轴及其数控加工方法；齿轮轴包括轴身、设置于轴身输入端的台阶部和设置于轴身输出端的齿轮部；齿轮部由依次与轴身连接的半齿轮部和主动齿轮部组成，主动齿轮部具有多个用于与低速级内齿轮相啮合的轮齿，半齿轮部具有与主动齿轮部的轮齿相匹配的多个半轮齿；台阶部为一侧具有台阶面的圆柱，且台阶部的端面设有带内螺纹的沉孔；数控加工方法利用四轴数控机床加工齿轮轴，分为毛坯预处理、建模、规划刀路、粗加工、半精加工、精加工等步骤，能实现该种齿轮轴高精度铣削加工。与现有技术相比，本发明专利技术能够提升齿轮轴的使用寿命和稳定性，且加工效率和加工精度高，成品质量好。

【技术实现步骤摘要】
一种齿轮轴及其数控加工方法
本专利技术涉及齿轮轴
，尤其是涉及一种齿轮轴及其数控加工方法。
技术介绍
齿轮轴是工程机械中最重要的支撑回转零件，能够实现齿轮及其它部件的回转运动，并且可以长距离传递力矩和动力，以传动效率高、使用寿命长、结构紧凑等优点在工程机械中得到了广泛的应用，成为工程机械传动的基础零件之一，常用在高速级，来驱动低速级齿轮。目前，随着国内经济的迅猛发展，基础建设的扩大，对工程机械的需求也会随之出现一个新的浪潮。齿轮轴的材料选择固然对寿命和工作稳定性影响重大，但是齿轮轴的结构设计对寿命和工作稳定性的影响也不可忽视。这是因为齿轮轴的润滑是保证其使用寿命和工作稳定性的重要因素，良好的结构设计应该能够方便对齿轮轴进行润滑。齿轮轴一般采取自润滑和外部润滑两种润滑方式。外部润滑方式采用浸油润滑或喷油润滑，喷油润滑虽然散热效果好，但通常用于与低速级外齿轮配合使用的齿轮轴，喷嘴直接将润滑油喷到低速级外齿轮(轮齿在外侧)与齿轮轴的齿轮啮合处，目前，对于与低速级内齿轮(轮齿在内侧)配合且竖置使用的齿轮轴，由于喷嘴布置不方便，喷油润滑很少有应用，大多只能采用自润滑的方式，而自润滑方式需要对齿轮轴开油孔(例如中国专利CN207921273U公开的一种减速箱齿轮轴)，这在某些情况下(例如对强度要求高的场合)不被允许。另外，随着数控加工方式的崛起，可以满足更加多样化设计的齿轮轴的加工，研究齿轮轴的数控加工方式，对提升齿轮轴的加工质量和寿命具有实际意义。
技术实现思路
本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种齿轮轴及其数控加工方法。该齿轮轴适用于对与低速级内齿轮(轮齿在内侧)配合且竖置使用的齿轮轴进行喷油润滑，够提升齿轮轴的使用寿命和稳定性，且加工效率和加工精度高，成品质量好。本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：本专利技术第一方面提供一种齿轮轴，包括轴身、设置于轴身输入端的台阶部和设置于轴身输出端的齿轮部；所述的齿轮部由依次与轴身连接的半齿轮部和主动齿轮部组成，所述的主动齿轮部具有多个用于与低速级内齿轮相啮合的轮齿，所述的半齿轮部具有与主动齿轮部的轮齿相匹配的多个半轮齿；所述的台阶部为一侧具有台阶面的圆柱，且台阶部的端面设有带内螺纹的沉孔。作为优选的技术方案，半齿轮部的半轮齿顶部到轴心的距离与主动齿轮部的分度圆半径相等。作为优选的技术方案，所述的齿轮部的齿根圆直径小于轴身的直径。作为优选的技术方案，台阶部的圆柱直径小于轴身的直径。作为优选的技术方案，沉孔的内螺纹位于沉孔的内靠向端面的一侧。本专利技术第二方面提供一种齿轮轴的数控加工方法，包括以下步骤：S1：将毛坯加工成与齿轮轴相匹配的阶梯轴并在阶梯轴用于形成台阶部的一端的端面钻孔；S2：根据齿轮轴参数，利用UG软件建立齿轮轴三维模型；S3：根据步骤S2建立的齿轮轴模型，建立齿轮部粗加工的铣刀运动轨迹；S4：根据步骤S2建立的齿轮轴模型，建立齿轮部半精加工的铣刀运动轨迹；S5：根据步骤S2建立的齿轮轴模型，建立齿轮部精加工的铣刀运动轨迹；S6：根据步骤S2建立的轴齿轮模型，建立台阶部的台阶面加工的铣刀运动轨迹；S7：根据步骤S3～S6建立好的铣刀运动轨迹，生成G代码；S8：将步骤S7生成的G代码导入四轴加工中心，利用四轴加工中心完成齿轮轴加工，其中齿轮部粗加工的过程采用型腔铣，齿轮部半精加工的过程采用型腔铣，齿轮部精加工的过程采用深度轮廓铣，台阶面加工采用平面轮廓铣。作为优选的技术方案：步骤S3中，齿轮部粗加工的铣刀运动轨迹是从上到下逐层铣削；步骤S4中，齿轮部粗加工的铣刀运动轨迹的切削层范围顶部从齿轮部粗加工切削层范围的底部开始；步骤S5中，齿轮部精加工的铣刀运动轨迹是选择齿轮部的轮齿和半轮齿的两个侧面进行铣削，直至完成整个齿轮部的加工。作为优选的技术方案，齿轮部粗加工采用直径1mm的铣刀，每刀切深0.05mm，进给速度500mm/min，主轴转速6000r/min，加工余量为0.1mm，齿轮部的轮齿和半轮齿的底面与侧面一致。作为优选的技术方案，齿轮部半精加工采用直径0.8mm，下半径0.1mm的铣刀；每刀切深0.02mm，进给速度500mm/min，主轴转速6000r/min，轮齿和半轮齿的侧面余量为0.1mm，轮齿和半轮齿的底面余量为0.01mm。作为优选的技术方案，齿轮部精加工采用直径0.8mm，下半径0.1mm的铣刀；每刀切深0.04mm，进给速度600mm/min，主轴转速3000r/min，精加工余量为0mm。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：(1)本专利技术的齿轮轴在工作时处于竖置状态，并使半齿轮部位于主动齿轮部的上方，本专利技术通过在与低速级内齿轮相啮合的主动齿轮部的上方设置半齿轮部，为喷油润滑的喷嘴提供了喷油位点，并方便喷嘴的布置，例如可以将喷嘴正对主动齿轮部与低速级内齿轮相啮合处上方(或者啮合处之前的上方)的半齿轮部进行润滑油的喷淋，润滑油顺着半轮齿的齿间间隙向下流，流向主动齿轮部，从而起到润滑齿轮副的作用，润滑效果好，能够有效提升齿轮轴的使用寿命和工作稳定性。(2)半齿轮部的形状，使得喷嘴可以更靠近齿轮部，使得喷嘴更容易布置的同时，喷淋效果更好。(3)台阶部的设计，提升了该齿轮轴与动力输入设备连接的可靠性和稳固性。(4)本专利技术的数控加工方法实现了该种齿轮轴齿面高精度铣削加工，适用于该种齿轮铣削加工，相对于现有技术中的滚切法和粉末冶金法，无需成型铣刀和专用机床就可实现该种齿轮轴加工，具有加工效率高、精度高等特点，拓宽了该种齿轮轴的加工方法。附图说明图1为本专利技术的齿轮轴的结构示意图；图2为本专利技术的阶梯轴的结构示意图；图3为本专利技术的齿轮部粗加工过程的铣刀运动轨迹示意图；图4为本专利技术的齿轮部半精加工的铣刀运动轨迹示意图；图5为本专利技术的建立齿轮部精加工的铣刀运动轨迹示意图。图中，1为轴身，2为台阶部，21为台阶面，22为沉孔，3为齿轮部，31为半齿轮部，32为主动齿轮部。具体实施方式下面结合附图和具体实施例对本专利技术进行详细说明。实施例1一种齿轮轴，如图1所示，包括轴身1、设置于轴身1输入端的台阶部2和设置于轴身1输出端的齿轮部3；齿轮部3由依次与轴身1连接的半齿轮部31和主动齿轮部32组成，主动齿轮部32具有多个用于与低速级内齿轮相啮合的轮齿，半齿轮部具有与主动齿轮部31的轮齿相匹配的多个半轮齿；台阶部2为一侧具有台阶面21的圆柱，且台阶部21的端面设有带内螺纹的沉孔22。本实施例中，主动齿轮部32的主要参数参见表1。进一步地，半齿轮部31的半轮齿顶部到轴心的距离与主动齿轮部32的分度圆半径相等，半齿轮部31与主动齿轮部削去轮齿分度圆之上的部分后剩余部分的截面形状相同。表1主动齿轮部主要参数表本实施例中，齿轮部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种齿轮轴，其特征在于，包括轴身(1)、设置于轴身(1)输入端的台阶部(2)和设置于轴身(1)输出端的齿轮部(3)；所述的齿轮部(3)由依次与轴身(1)连接的半齿轮部(31)和主动齿轮部(32)组成，所述的主动齿轮部(32)具有多个用于与低速级内齿轮相啮合的轮齿，所述的半齿轮部具有与主动齿轮部(31)的轮齿相匹配的多个半轮齿；所述的台阶部(2)为一侧具有台阶面(21)的圆柱，且台阶部(21)的端面设有带内螺纹的沉孔(22)。/n

【技术特征摘要】
1.一种齿轮轴，其特征在于，包括轴身(1)、设置于轴身(1)输入端的台阶部(2)和设置于轴身(1)输出端的齿轮部(3)；所述的齿轮部(3)由依次与轴身(1)连接的半齿轮部(31)和主动齿轮部(32)组成，所述的主动齿轮部(32)具有多个用于与低速级内齿轮相啮合的轮齿，所述的半齿轮部具有与主动齿轮部(31)的轮齿相匹配的多个半轮齿；所述的台阶部(2)为一侧具有台阶面(21)的圆柱，且台阶部(21)的端面设有带内螺纹的沉孔(22)。


2.根据权利要求1所述的一种齿轮轴，其特征在于，半齿轮部(31)的半轮齿顶部到轴心的距离与主动齿轮部(32)的分度圆半径相等。


3.根据权利要求1所述的一种齿轮轴，其特征在于，所述的齿轮部(3)的齿根圆直径小于轴身(1)的直径。


4.根据权利要求1所述的一种齿轮轴，其特征在于，台阶部(2)的圆柱直径小于轴身(1)的直径。


5.根据权利要求1所述的一种齿轮轴，其特征在于，沉孔(22)的内螺纹位于沉孔(22)的内靠向端面的一侧。


6.一种齿轮轴的数控加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：将毛坯加工成与齿轮轴相匹配的阶梯轴并在阶梯轴用于形成台阶部的一端的端面钻孔；
S2：根据齿轮轴参数，利用UG软件建立齿轮轴三维模型；
S3：根据步骤S2建立的齿轮轴模型，建立齿轮部粗加工的铣刀运动轨迹；
S4：根据步骤S2建立的齿轮轴模型，建立齿轮部半精加工的铣刀运动轨迹；
S5：根据步骤S2建立的齿轮轴模型，建立齿轮部精加工的铣刀运动轨迹；
S6：根据步骤S2建立的轴齿轮模型，建立台阶部的...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗中华，曹凌雷，王君，
申请(专利权)人：上海建桥学院，上海临港新兴产业企业服务有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31