[发明专利]用于渐开线齿轮的成形滚轧方法

说明书

技术领域

本公开总体上涉及一种用于渐开线齿轮的成形滚轧方法。

背景技术

根据已知的用于形成齿轮的方法，其上形成预定齿廓的模具被挤压至圆筒形坯料以形成具有预定构形的齿轮。在这些情形下，例如，应用用于成形滚轧的圆形模具，该圆形模具具有能够与待制造的齿轮相接合的齿廓。一般地，两个用于成形滚轧的圆形模具转动以及移动从而靠近工件，以将模具挤压至工件。用于成形滚轧的圆形模具被逐渐挤压，从而移动至最终位置以便形成齿轮。

在通过使用用于成形滚轧的圆形模具形成齿轮的情况中，首先，用于成形滚轧的圆形模具的齿的齿顶部与工件的表面相接触。通过圆形模具的齿的齿顶部的接触，在工件表面上形成间歇挤压凹口。通过将用于成形滚轧的圆形模具逐渐挤压至工件，用于成形滚轧的圆形模具的齿推入到工件中，从而形成齿轮的槽底部。另一方面，在与槽底部相邻的部分处，工件坯料凸起，从而形成齿轮的齿部。当用于成形滚轧的圆形模具相对于工件被挤压至预定位置时，形成了齿轮的期望构形。

图2示出了在已知的渐开线齿轮的制造过程中模具20开始接触工件10的状态(即模具20的接触状态)。模具20通过驱动机构的致动而转动。工件10通过模具20被驱动。一般地，另一个模具20布置于工件10的相对侧，并且工件10由一对模具20、20挤压。在图2所示的状态中，模具20的齿顶部21压入到工件10中，从而形成凹口11。通过在对模具20进行转动的同时将模具20的轴线X2移向工件10的轴线X1，模具20的齿顶部21逐渐并且接续地压入到凹口11中，使得凹口11的尺寸被更宽并且更深地扩大。工件10的定位于凹口11处的基材在凹口11的两侧凸起，从而形成齿轮齿。

图3示出了模具20的齿顶部21以一定程度推入或压入到工件10中的成形滚轧期间的中间状态。模具20在进行转动的同时移动为更靠近工件10、压入到工件10中从而形成凹口11，并且，同时地，模具20的齿顶部21在径向方向上对工件10进行挤压从而在模具20移离工件10时使凹口11形成为更深并且在圆周方向上将凹口11扩展为更宽，使得凹口11的相邻部塑性变形，从而形成齿轮齿。

图4示出了完成了将模具20压入到工件10中的状态。通过成形滚轧而形成的齿轮W的每个齿12与模具20的齿22相接合而不具有间隙。在这些情形下，齿轮W的齿深对应于模具20的齿深。齿轮W包括具有半径rg1的基圆C1，而模具20包括具有半径rg2的基圆C2。每一个齿12包括渐开线齿廓，并且模具20的节圆Cp2与齿轮W的节圆Cp1在节点P处相切。节点P对应于连接齿轮W的中心X1和模具20的中心X2的线与齿轮W的基圆C1和模具20的基圆C2的公切线L的交点。由从齿轮W的中心X1或模具20的中心X2画至公切线L的垂直线与连接齿轮W的中心X1和模具20的中心X2的线形成的角对应于啮合压力角αw。啮合压力角是在将两个渐开线齿轮啮合时限定的，因此，啮合压力角在齿轮的中心之间的距离变化时变化。另一方面，每个齿轮包括压力角，所述压力角是在节点与齿轮的基准圆重合时限定的。对于每个齿轮或每个模具，限定基准圆作为用于确定包括齿数、模数、压力角、螺旋角或齿顶修正系数等的用于设计齿轮或模具的参数的基准。在下文中，“压力角”表示在基准圆上限定的压力角。

图5是示出了工件10的构形的改变的解释性视图。图5中的d0表示成形滚轧过程之前的工件10的表面。表示为区域A2的部分通过成形滚轧被挤压，并且从受压区域A2移动的基材将会具有区域A1的体积，从而形成齿顶部。图5中的d1示出了齿顶圆。图5中的d2示出了齿根圆。

通常，基于待制造的齿轮W的构形对模具20的齿轮构形进行设计。例如，形成模具20的技术参数包括齿数、模数、压力角、螺旋角或齿顶修正系数等。一般地，在这些情形下，最有可能会应用齿轮W的模数、压力角和螺旋角，因为它们用于确定模具20的构形，并且，当需要时，对齿顶修正系数进行微调整。因此，减少了用于设计模具20的工时和人力，并且容易获得用于形成具有期望构形的齿轮W的模具20。一般地，模具20的直径与齿轮W的直径不同，并且模具20的齿轮齿的数目将会大于齿轮W的齿轮齿的数目。

为了使渐开线齿轮彼此适当地接合，相应的渐开线齿轮的基节必须彼此一致。基节对应于沿着特定齿的齿廓与和该特定齿相邻的另一个齿的齿廓之间的公垂线测量的节距。即，即使两个齿轮的齿的构形和齿数彼此不同，但是只要齿之间的进给距离相同，则这两个齿轮仍适当地彼此接合。一般地，使用齿轮的模数m和压力角α如下限定基节。

P＝π·m·cosα(等式1)