窄退刀槽齒輪傳動軸的制造

摘要：列舉了一個具體齒輪軸的加工實例，分析其制造難點，并提出了幾種有效的解決方案。
一 、前言
齒形切削加工按其加工原理可分為:仿形法和展成法。仿形法有模數銑刀銑齒，成形砂輪銑齒，齒輪拉刀拉齒；展成法包括滾齒、插齒、研齒、磨齒、擠齒等。
用上述方法加工雙聯齒輪或有大軸肩的齒輪軸，都要求有5～10mm的退刀槽。但在一些小型的精密儀器上有時要用到有大軸肩但退刀槽又小于5mm的齒輪軸。如圖1所示，圖中的傳動軸的齒圈左側有一個大直徑的軸肩，而退刀槽只有3.2mm，如直接用上述各種齒形切削方法加工，則可能無法在整個齒寬上切出完整齒形，或者是刀具撞到左側的軸肩。故需使用特殊的加工方法或對加工方法進行一定的改進。
二、擠齒
齒輪的冷擠過程是在一定壓力下，擠輪與工件之間無側隙嚙合的自由對滾過程，屬于按展成原理的無切屑加工，擠輪是一個精度高的圓柱齒輪，可以在齒高、齒長方向修形，有的還有一定的變位量。擠輪與工件成平行線相對移動，只有徑向移動，在冷擠過程中，逐漸減小擠輪與工件之間的中心距離，直至要求尺寸為止，其特點是擠輪在加工過程中產生熱量很小，且沒有切削刃口，故磨損極慢，壽命長，生產效率高，其加工的具體工藝路線是：毛坯→車端面及鉆中心孔→車各圓柱面、倒角→切槽→在擠齒機上擠齒。
齒輪的修形、去毛刺、
三、插齒
上述 各種加工齒輪的方法中，只有插齒所需的退刀槽最小，所以可以對插齒刀進行適當的改進，以滿足該零件的尺寸要求。
插齒刀的選擇
由于該零件的齒輪左側有一個大軸肩，所以選用碗形插齒刀，因為碗形插齒刀有較深的空刀槽，以容納緊固螺釘，可以用來加工下面有障礙物的齒輪。
由于齒輪的精度要求為9級，故選用B級插齒刀。
由于齒輪的模數為0.9，齒數為12，齒數較少，為避免根切現象，故選擇刀齒數z刀=12，變位系數c刀=0.04的插齒刀。
最好選用帶機械夾固硬質合金刀齒的裝配式插齒刀。
插齒刀的改進
采用兩次切削的方法 為滿足窄退刀槽的要求，必須對所選的插齒刀進行改進。最簡單方法就是減小插齒刀的厚度。具體方法是刃磨前角g，使其減小到2°～3°左右。
但刃磨前角，會使切削力增大，從而增大切削變形，并使振幅急劇增大，刀具使用壽命縮短，有時可能會出現刀具崩壞的現象。
因此可以考慮將齒輪的加工分成兩次完成。即首先用普通的插齒刀(一號插齒刀)，在大部分的齒寬上加工出所需的齒形。然后，換上刃磨過前角的插齒刀(二號插齒刀)加工剩余未完成的齒形。
換刀后的對刀問題 為保證換刀前后，兩插齒刀的定位精度，避免換刀后，由于對刀不準確而破壞齒形。因此必須保證插齒刀的對刀精度 。
具體方法為:在加工輪齒之前，在齒輪軸的右端面上劃一條過軸心的直線。(如圖2所示)讓1號刀的任一刀齒的刀尖對準直線與外圓面的交點A，然后手動試切一刀。換上二號刀后，讓其任一刀齒的刀尖對準直線與輪齒齒根圓的交點A’。然后試切一刀。
插齒刀的行程長度的選擇
行程長度L的計算公式如下:
L=b+y+D
式中：b——齒圈的寬度，單位為mm;
y——切入量，單位為mm;
D——切出量，單位為mm。
一號插齒刀的行程長度為減少二號插齒刀的磨損，要盡可能多的用一號插齒刀加工出齒寬上的齒形，但又必須確保插齒刀不會碰到軸肩。因此選取一號插齒刀的切出量D=1 mm，切入量y=7mm，又已知齒長b=25 mm。所以一號插齒刀的行程長度L=33mm。
二號插齒刀的行程長度由于二號插齒刀的前角較小，故其切出量可以比一號插齒刀取的大些，這里取切出量D=2.5mm，切入量y=7mm。故二號刀的行程長度L=34.5mm。
零件的工藝路線