[发明专利]加工叶轮端面齿及与之配合的齿轮轴端面齿的方法

说明书

技术领域

本发明涉及离心空气压缩机产品的数控加工领域，特别涉及加工楔形端面齿的工装设计和加工方法。

背景技术

楔形面端齿结构是一种较好的传动机构，其外形尺寸小，传动扭矩大，接合后主、从件无相对滑动，传动比不变。而且叶轮与轴组装后通过拉杆、螺母施加的轴向力使两者能够自动定心，并保持稳定。在众多牙型中，以正三角形牙型应用最为广泛，其径向截面牙型为不等高牙型，端面为凹锥面，啮合时靠端齿相互嵌入对方的齿槽传动，啮合面大，其凹槽两侧可一次加工制出。

通常的加工方法是在普通机床上选用对称双角铣刀，即正三角形切削刃三面刃铣刀，其切削刃轮廓角与端面齿齿形角相等。对刀时，使铣刀刀刃的刀尖通过工件轴心，然后通过公式计算分度头扳角，使得要加工的牙型槽底水平，调整吃到量，从齿顶到齿底逐渐将齿形切削出。每分度一次只能铣出一条齿槽。齿形不能太尖或者太钝，使齿顶宽度留有一定的平面，以保证齿形工作面接触良好。这种方式扳角通过计算得出，存在计算误差，且实际中存在着操作误差，故其加工出的齿形角存在偏差，严重时会导致接触面不良。

在以往的加工中，一般不能实现轴和盘形零件在同一工况下进行加工，导致齿面接触不良，结构不稳，影响了楔形面端齿这种结构在离心空气压缩机领域的推广应用。

发明内容

针对以上方法的不足和缺陷，本发明提出了一种加工楔形端面齿的工装设计和加工方法：

一种加工叶轮端面齿及与之配合的齿轮轴端面齿的方法，其特征在于：分别设计加工叶轮端面齿、齿轮轴端面齿的工装，用于工件夹紧和定位，在同一机械加工设备上分步加工叶轮端面齿和齿轮轴端面齿。

优选的，在数控镗铣床上分步加工叶轮端面齿和齿轮轴端面齿，设计加工程序：a、单个齿形加工：横向沿V型齿槽底线平行方向切削，纵向沿平行方向向下分层切削；b、圆周方向：铣完单个槽，转一个等分角度继续循环切削；加工分粗铣、半精铣、精铣三个步骤。

优选的，加工齿轮轴端面齿时，将齿轮轴端面齿的第一个齿对应于叶轮端面齿的第一个齿槽，在工件上做标识或者销钉确定位置。

优选的，精铣阶段采用同一双角铣刀分别对叶轮端面齿和齿轮轴端面齿进行铣削加工，保证齿轮轴的齿形角度与叶轮端面齿的齿形角度吻合。

优选的，将叶轮端面齿与工装连接后安装在数控镗铣床上，调整工装位置保证叶轮中心轴位于机床工作台的旋转中心；工装具有调节螺栓，上下调节保证叶轮的水平度。

本发明具有如下有益效果：

1、利用数控镗铣床的重复定位性好的的优点，使用循环功能进行数控编程，经过计算，将各槽型的走刀路径都统一限定，保证走刀重复误差最小化；

2、设计专用的工装，使齿轮轴和叶轮都能够围绕机床旋转中心旋转，从设计原理上实现误差最小化。同时，方便轮轴和叶轮的安装、校正，提高齿轮轴和叶轮的校正精度和加工时的结构稳定性；

3、考虑到机床旋转中心存在的误差，将加工时齿轮轴和叶轮的初始角度统一，保证相邻齿与齿、槽与槽之间分度误差做到相互对应，保证分度误差最小化；

4、使用同一把刀具加工齿轮轴和叶轮的楔形端面齿，实现齿槽角度、齿形角度的一致。

附图说明

图1：叶轮加工安装示意图；

图2：铣刀铣削轨迹示意图；

图3：齿轮轴加工安装主视示意图；

图4；齿轮轴加工安装侧视示意图。

图中：1-叶轮工装，2-叶轮，3-锁紧机构，4-调节机构，5-双角铣刀，6-切削轨迹，7-齿轮轴，8-齿轮轴工装。

具体实施方式

现在对照附图描述本发明的推荐实施例。

图1是叶轮加工安装示意图。图中A所指为叶轮2的后盘外侧端面，B所指为叶轮后盘外圆，外圆和外侧端面是叶轮加工各个工序中的校正基准。叶轮工装1起连接机床、固定叶轮2、调整端面水平度的作用，叶轮工装1用锁紧机构3锁紧在机床上，调节机构4通过调节叶轮工装1调整叶轮2在机床上的位置。

加工前，先将叶轮2和叶轮工装1组装好。吊装到数控镗铣床工作台上后，通过校正叶轮2的后盘外圆A位置校正叶轮，通过调整工装，将千分表表头打在B处来校正叶轮2的水平度。校正后压紧工装。检查好刀长，校验好刀具是否处于机床和叶轮2的轴向中心位置。数控编程设定双角铣刀5的走刀轨迹，先粗铣，一圈依次循环加工完后再依次进行半精铣，然后精铣齿槽。加工前需做好第一个齿槽的位置标识。为保证齿面加工质量，粗加工和精加工分别使用不同双角铣刀5刀具。