[发明专利]一种螺旋内齿圈拉刀精切段切削齿的磨削加工方法

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明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。

本发明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，