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1、变速箱结合齿座倒锥齿的插齿加工技术东风汽车公司变速箱厂 李顺才 摘要 对变速箱结合齿座倒锥齿的加工技术进行了研究，采用插齿法加工紧靠齿轮大端面的结合齿座的倒锥齿齿形，加工出优质零件。论述了插倒锥齿的加工技术及插齿刀的设计要点，设计制造了插齿刀。 主题词：结合齿座 插倒锥齿 插齿刀 1、前言 东风汽车公司新设计的变速箱中齿轮上的新结合齿座，采用了具有倒锥齿的齿形，由于结构设计的需要，将结合齿座紧靠齿轮大端面，甚至将结合齿圈沉入齿轮端面。因此，结合齿齿形的加工是不能用盘形插齿刀来插齿的。为此，对结合齿座倒锥齿的加工技术进行了研究。为了保证结合齿座倒锥齿齿形精度及齿面倒锥角度的精度，采用了碗形插齿刀
2、，插出紧靠齿轮大端面结合齿倒锥齿的齿形，加工出优质的新结合齿座，经装车使用后完全满足设计要求，本文论述了结合齿座的插齿加工技术及碗形插齿刀的设计要点，设计制造了插齿刀，在生产中取得了满意的效果。 2、倒锥齿的结合齿座 在变速箱设计中，为了提高滑动齿套与结合齿座在挂档时结合的可靠性，防止脱档，将结合齿座设计成具有倒锥齿的渐开线齿形，结合齿座的这种设计提高了变速箱工作的可靠性，防止脱档，有利于提高变速箱总成质量。为了减小变速箱的长度尺寸，将齿轮上的结合齿座设计成紧靠齿轮大端面，甚至将结合齿圈沉入齿轮端面。 3、结合齿座倒锥齿的插齿加工 齿轮上的结合齿齿圈紧靠齿轮大端面或沉入齿轮端面，须采用插齿方法
3、进行齿形加工。由于结合齿圈的让刀槽宽尺寸较小，理想的加工方法是将插齿刀设计成具有内齿的筒形状插齿刀。插齿时，插齿刀的内齿圈与结合齿的外齿圈成为一对内啮合齿轮副。此时，大齿轮为插齿刀，小齿轮为工件。 为了结合齿座倒锥齿齿形的加工，我们曾对具有内齿的筒形状插齿刀的设计方法进行了研究，并设计了刀具。但由于我国刀具制造厂家在刀具的内齿形制造技术上有困难，暂不能实现。因此，面对我国齿轮制造业现状及刀具制造水平，立足本厂实际条件，对紧靠齿轮端面的结合齿座倒锥齿的加工力求采用外插齿法，在产品结构设计尺寸、刀具设计参数及工艺参数等选用上进行了分析，设计了碗形插齿刀，加工出优质零件。而沉入齿轮端面的结合齿圈齿形
4、的加工，目前只能采用少齿数插齿刀来加工。3.1 插倒锥齿齿轮的插齿机 采用长江机床厂生产的YS5120A型插齿机来加工结合齿座的齿形。该机床增设了倾斜式工作台，工作台可以旋转，以便实现直齿及内外倒锥齿的加工，倒锥齿的调整范围为0一10。该机床具备高速、高效、高精度、低噪声及自动化程度高等优点，适用于大型汽车厂及专业齿轮厂大中批量生产。 3.2 倒锥齿插齿加工主要工艺参数 (1)插齿加工的冲程数选择为600次分。 (2)插齿加工的圆周进给量选择为0.222毫米每次冲程。 (3)冷却液的选择为20号机油，以供插齿过程中的冷却与润滑。 3.3 插齿机工作台倾斜的确定 结合齿座倒锥齿齿形的加工，采用插
5、齿法插削齿形。在插削过程中，沿齿向切削逐渐加大工件齿深，使齿形成为具有倒锥齿的渐开线齿形。为了保证工件齿厚的减薄量，沿齿向方向形成所要求的齿侧斜角，因此，在插削齿形时，必须使插齿刀的轴心线与工件轴心线形成交角，此交角的数值应等于工件齿槽底斜角。 结合齿圈具有倒锥齿的齿侧斜角b与齿槽底斜解bT的计算如下： (1)当齿圈宽度为b，分齿圆上齿侧斜解为b，则单边齿厚减薄量DS为：DS=btgb(2)将结合齿当作原始齿条，单边齿厚减薄量为DS，则齿深增加量Dh为：Dh = btgb/tgan。式中an为结合齿分齿圆上齿形角。(3)齿槽底斜角bT为：tgbT=tgbtgan(4)若产品图纸给出齿槽底斜角b
6、为：tgb= tgbTtgan3.4 插齿时刀具不碰齿轮端面的条件实现结合齿倒锥齿插齿加工的先决条件是插齿刀不碰齿轮端面。从图一看出，插齿时，插齿刀所切齿深的增量DH为：DH=b tgbT十CsinbT，式中C为插齿时退刀所需行程，一般取1.52毫米。图 一此时沿齿轮轴向所占去的退刀槽宽度D为：D=CCOSbT=C 因为bT值很小，取COSbT =1 从图一看出，插齿刀与齿轮端面产生碰撞的极限位置不在A点，而是在B点(bT值很小，故将刀具在侧视图上的投影视作圆)。以两B点的连线到齿轮中心线的距离为F，B点在bT方向的投影点距齿轮端面尺寸G，即为退刀槽不可用部分宽度尺寸。 式中为结合齿齿根圆直径
7、。为了实现插齿加工，刀具不碰齿轮端面的条件是必须满足退刀槽宽度尺寸ED+G，否则刀具将碰齿轮端面。通常E、D是给定的值，而满足该条件的主要措施是加大插齿刀的外径尺寸使G值减小。 3.5 为实现插削倒锥齿采取的主要措施 为了实现插削倒锥齿，我们采取以下措施。 3.5.1 选择合理的插齿刀结构及设计参数： (1)首先设计了碗形插齿刀，使紧固刀具的螺帽沉入刀具端面，使螺帽不碰齿轮大端面。(2)用作图法决定插齿刀的合理外径尺寸，选择适当的刀具齿数，使刀具碰齿轮端面的危险性减至最小(插齿刀的设计程序省略)。 (3)插齿刀的外径尺寸决定后，根据刀具主轴与工件中心线间形成的交角，计算出刀具不碰齿轮端面所占据
8、空刀槽轴向尺寸G，再算出空刀槽的可用宽度D。 3.5.2 必要时与产品设计师商量，将空刀槽宽度增大0.5毫米，使插齿刀可用退刀行程增加，以实现插齿加工。 3.5.3 提高工人调整插齿刀退刀行程的准确度，尽量减小退刀行程，防止插齿刀碰齿轮端面。 4 结束语 (1)具有倒锥齿的结合齿座与滑动齿套在挂档时结合，防止脱档，提高了变速箱的工作可靠性，而紧靠齿轮大端面的结合齿缩短了变速箱长度尺寸。且倒锥齿齿形的加工技术在大量生产中是很有意义的。 (2)选择合理的插齿刀设计参数，设计制造了碗形齿刀，加工出质量优良的结合齿倒锥齿齿形，生产率高，而生产成本较低。 (3)本文所述倒锥齿的插齿加工技术实用性强，在大量生产中可大力推广应用。 应当指出，对于沉入齿轮端面的结合齿齿圈倒锥齿，采用具有内齿筒形插齿刀的插齿加工可行性的分析，笔者另成文加以阐明，本文不再叙述。