CN203847661U - 一体式锥齿轮 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于齿轮技术领域，具体涉及一种一体式锥齿轮，包括锥齿轮体、第一齿轮轴、第二齿轮轴，所述齿轮体、第一齿轮轴、第二齿轮轴成一体设计，且位于同一中心线上；锥齿轮体背锥面位于第一齿轮轴左轴颈上，锥齿轮体的面锥面位于第一齿轮轴的右轴颈上；第二齿轮轴的半径小于第一齿轮轴的半径，第一齿轮轴与第二齿轮轴左、右轴颈之间连接处均设有过渡圆弧；第一齿轮轴、第二齿轮轴左、右轴颈上均设有防渗碳层；锥齿轮体上设有至少一个齿牙，齿牙上覆盖有渗碳层；第二齿轮轴的右轴颈端面上设有供一体加工工装装配的顶尖凹槽，顶尖凹槽的中心线与第一齿轮轴的中心线重合。本实用新型具有负载能力强、精度高、减缓装配处着力点负荷且装配使用简化的优点。
Description
技术领域
本实用新型属于齿轮技术领域，具体涉及一体式锥齿轮。
背景技术
锥齿轮即为锥形齿轮，通常用于相交轴之间的传动，常用锥齿轮分为直齿锥齿轮和螺旋锥齿轮，直齿锥齿轮具有制造简单、安装方便等特点，而相对于螺旋锥齿轮具有齿轮承载能力高、传动平稳等特点。
锥齿轮以前用锥齿轮专机加工，但因刀具（铣刀盘和砂轮盘）退刀问题，无法加工一体式锥齿轮，通常是把锥齿轮与光轴分开加工，再把锥齿轮与光轴烘装在一起，但是烘装过程中必然存在精度误差，影响一体式锥齿轮的整体精度，且加工较为繁琐，降低了生产率。
另因传递功率、负载平稳性、齿轮所受冲击等因素，二者之间通常采取过渡配合或者过盈配合，例如：齿轮负载较重或冲击严重时，则采用过盈配合，虽然采用过盈配合提高了齿轮的负载能力，但同时也提高了装配难度和尺寸精度的要求，给制造和装配带来困扰，此外，在齿轮传动过程中，齿轮与轴承连接处存在多个应力作用点，在负载过重的情况下，容易导致传动失效，给使用者带来损失和麻烦。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种负载能力强、精度高、减缓装配处着力点负荷且装配使用简化的一体式锥齿轮。
为了实现上述目的，本实用新型提供一体式锥齿轮，包括锥齿轮体、第一齿轮轴、第二齿轮轴，所述齿轮体、第一齿轮轴、第二齿轮轴成一体设计，且位于同一中心线上；锥齿轮体背锥面位于第一齿轮轴左轴颈上，锥齿轮体的面锥面位于第一齿轮轴的右轴颈上；所述第二齿轮轴的半径小于第一齿轮轴的半径，第一齿轮轴与第二齿轮轴左、右轴颈之间连接处均设有过渡圆弧；所述第一齿轮轴、第二齿轮轴左、右轴颈上均设有防渗碳层；所述锥齿轮体上设有至少一个齿牙，所述齿牙上覆盖有渗碳层；所述第二齿轮轴的右轴颈端面上设有供一体加工工装装配的顶尖凹槽，所述顶尖凹槽的中心线与第一齿轮轴的中心线重合。
采用上述技术方案的一体式锥齿轮存在的优点是：齿轮体、第一轴承和第二轴承系一体加工而成，避免了作业人员将轴承与齿轮装配的繁琐流程，提高了作业人员的装配效率。一体式锥齿轮在传输动力过程中，因各个部位的着力点分布均匀，具有较强的承载能力；避免了分体式锥齿轮上装配槽及装配键应力作用过于集中的弊端；由于第一轴承和第二轴承均为向外外延展的阶梯状圆柱体，且圆柱体由齿轮体向外直径逐渐变小，当使用者需要对一体式锥齿轮进行装配时，只需要通过装配孔和阶梯状的轴承，由外向内依次锁定装配即可，操作简单，使用方便。
附图说明
图1是本实用新型一体式锥齿轮实施例的结构示意图；
图2是本实用新型一体式锥齿轮实施例的俯视图；
其中： 1、锥齿轮体； 2、第一齿轮轴；3、第二齿轮轴；4、顶尖凹槽； 5齿牙。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本实用新型技术方案进一步说明：
如图1至图2所示，本实用新型提供的一体式锥齿轮，包括锥齿轮体1、第一齿轮轴2、第二齿轮轴3，锥齿轮体1、第一齿轮轴2、第二齿轮轴3成一体设计，且位于同一中心线上；避免了作业人员将轴承与齿轮装配的繁琐流程，提高了作业人员的装配效率。锥齿轮体1背锥面位于第一齿轮轴2左轴颈上，锥齿轮体的面锥面位于第一齿轮轴2的右轴颈上；所述第二齿轮轴3的半径小于第一齿轮轴1的半径，第一齿轮轴与第二齿轮轴左、右轴颈之间连接处均设有过渡圆弧，避免应力集中；所述第一齿轮轴、第二齿轮轴左、右轴颈上均设有防渗碳层，增加齿轮轴的韧性；所述锥齿轮体上设有至少一个齿牙5，所述齿牙通过热处理，增加硬度；第二齿轮轴3的右轴颈端面上设有供一体加工工装装配的顶尖凹槽4，顶尖凹槽4的中心线与第一齿轮轴2的中心线重合，该顶尖凹槽主要用于一体式锥齿轮的加工时对粗料的固定，并与棒铣刀工作。
本实用新型可采用以下具体加工方法进行加工：
A、备料：锻造毛坯，将毛坯正火升温到930℃后保温3小时，在空气中冷却到室内温度，再升温到680℃后保温3小时，最后将所得工件在空气中冷却到室温；
B、将步骤A中锻造后的毛坯两端划钻中心孔，选用B5中心孔；
C、粗车见光：将步骤B中所得工件装夹在车床上，车刀车工件的齿轮体、齿轮轴的各阶台外圆，车掉工件表面氧化皮即可，保留到最大尺寸，得到一体式锥齿轮粗车体；
D、探伤：将步骤C 中粗车后的一体式锥齿轮粗车体用超声波进行探伤检测，使之探伤后的工件缺陷容许≤φ2mm，底波降低量≤6dB，工件不产生延伸缺陷与密集缺陷区；
E、热处理：将步骤C中探伤合格后的一体式锥齿轮粗车体进行正火升温到930℃后保温3小时，在空气中冷却到室内温度，再升温到680℃后保温3小时，最后将所得工件在空气中冷却到室温，使其布氏硬度达到HB215～235；
F、粗车：在车床上搭中心架，将步骤E热处理后的一体式锥齿轮粗车体装夹在车床上，进一步通过车工件齿轮体、齿轮轴的各台阶外圆和长度，单边留5mm余量，修两端中心孔，并从中切取有本体试样1与本体试样2；
G、毛坯复验：将步骤F中的本体试样1进行化学成分、晶粒度、非金属夹杂物的复验，同时将本体试样2做机械性能的复验；
H、半精车：将通过步骤G中复验合格后的一体式锥齿轮毛坯件装夹在车床上，在车床上搭中心架，车一体式锥齿轮齿轮轴、齿轮体各阶台的外圆和长度，单边留3mm余量，车面锥、背锥、前锥到成品，修两端中心孔，得到一体式锥齿轮半精车品；
I、粗铣齿：将经步骤H中得到的一体式锥齿轮半精车品装夹在铣床上，机床分度头装夹齿轮背锥方向轴颈，采用专用工装顶住工件面锥方向的中心孔，棒铣刀沿着预先设定好的路径对一体式锥齿轮半精品进行粗铣加工，中点分度圆弦齿厚预留精铣齿量到1mm，其齿底以圆弧R过渡，并铣到成品，齿根以沉深圆弧R过渡；
J、倒角：将步骤I中粗铣齿后的一体式锥齿轮进行倒角，分别对齿廓与齿顶进行倒角，齿廓倒角1.5×45°，齿顶倒圆角R1；
K、热处理：将步骤J中倒角后的一体式锥齿轮齿面进行渗碳淬火，除齿牙外其余部份涂防渗碳层，防渗碳层的厚度为0.3mm，将经过涂抹防身碳层的一体式锥齿轮进行高温处理，温度保持在920～930℃并保温8小时，然后在空气中冷却至400～500℃，再升温到820～830℃保温4小时后进行油淬，油温为60℃，使得渗碳淬火后齿面硬度为HRC56～60，芯部硬度为HRC30～42；
L、喷丸：将步骤K中热处理后的工件齿面采用2.5mm的铁砂进行喷丸处理，使之喷丸后的齿面硬度为HRC58～62；
M、精车：将步骤L中喷丸后的一体锥齿轮装夹在车床上，车床卡装夹背锥方向轴颈，专用工装的直柄顶尖顶面锥方向轴颈中心孔，车刀车齿轮轴、齿轮体各阶台的外圆，单边留0.3mm余量，端面留0.2mm余量，并修两端中心孔；
N、粗磨：将步骤M中精车后的工件装夹外圆磨床，双顶一体式锥齿轮中心孔，粗磨齿轮轴、齿轮体各阶台的外圆，单边留0.15mm余量，磨削长度到成品；
O: 精铣齿: 将步骤N中粗磨后的一体式锥齿轮装夹，分度头装夹齿轮背锥方向轴颈，用专用工装顶住工件面锥方向的中心孔，对左右齿面进行精加工，中点齿厚加工到成品，齿底和齿根不用加工；
P：着色滚检：将步骤O中精铣齿后的齿轮与相配对的齿轮进行着色，使得在轻载时啮合区域中长度方向占总齿宽的43%～47%，高度方向占全齿高的50%，接触位置在啮合区域的中部偏锥齿轮小端；
Q：检测：将步骤P中着色滚检后的成品锥齿轮送齿轮检测仪检测其齿部精度，并进行磁粉探伤,使之工件探伤后线性缺陷≤0.5，圆形缺陷≤0.1；
R：精磨：将步骤Q中检测后的工件进行精磨，精磨工件各阶台外圆到成品；
S：终检：将步骤R中精磨后的工件进行终检，检验各尺寸精度，并做好记录。
本实用新型的一体式锥齿轮需使用专用工装进行加工，它包括直柄顶尖、尾座和顶尖支架，三者之间均为可拆卸式连接，其中直柄顶尖包括顶尖头及顶尖体，所述顶尖头呈圆锥体；顶尖体安装在顶尖支架上；尾座包括上端面、下端面，上端面与下端面之间通过支撑梁链接，且上、下两个端面平行；顶尖支架安装在尾座的上端面上，直柄顶尖轴线与所加工的锥齿轮轴的轴线位于同一水平线上。尾座的上端面设有贯通的槽体，顶尖支架底座设置有与该槽体相匹配的定位槽，上端面上的槽体的槽底中线与直柄顶尖轴线平行。顶尖头与顶尖体呈一体设计，顶尖体前端安装有顶尖轴套，顶尖体的尾端设有环形限位槽，顶尖体中端设有滑动限位槽；顶尖轴套与顶尖体之间设有若干角接触球轴承，顶尖轴套前端固定连接有端盖，端盖与顶尖体之间设有B型骨架油封。顶尖支架包括顶尖支架底座、支撑架和顶尖安装部、锁紧手柄、推进螺栓，顶尖安装部整体呈长方体，定位孔位于顶尖安装部的两侧，锁紧手柄安装在该定位孔中，顶尖安装部的内部设有与直柄顶尖体相匹配的圆柱空腔，顶尖安装部后侧设有推进螺栓安装孔，推进螺栓位于该安装孔中，定位孔与滑动限位槽的位置相对应，推进螺栓的环台与顶尖体尾端的环形限位槽相匹配。
工作时，分度头即机床自身回转轴用螺栓固定在机床工作台上；尾座用螺栓固定在机床工作台上；顶尖用螺栓固定在其支架上；分度头卡爪装夹齿轮粗料的背锥方向轴颈，并保证铣齿的安全距离，尾座顶尖顶面锥方向的中心孔，从而对齿轮轴粗料起支撑和固定作用。棒铣刀即可沿着其路径进行加工。
以上所述的仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本实用新型结构的前提下，还可以作出若干变形和改进，这些也应该视为本实用新型的保护范围，这些都不会影响本实用新型实施的效果和专利的实用性。
Claims (1)
1.一体式锥齿轮，包括锥齿轮体、第一齿轮轴、第二齿轮轴，其特征在于：包括锥齿轮体、第一齿轮轴、第二齿轮轴，所述齿轮体、第一齿轮轴、第二齿轮轴成一体设计，且位于同一中心线上；锥齿轮体背锥面位于第一齿轮轴左轴颈上，锥齿轮体的面锥面位于第一齿轮轴的右轴颈上；所述第二齿轮轴的半径小于第一齿轮轴的半径，第一齿轮轴与第二齿轮轴左、右轴颈之间连接处均设有过渡圆弧；所述第一齿轮轴、第二齿轮轴左、右轴颈上均涂有防渗碳层；所述锥齿轮体上设有至少一个齿牙；所述第二齿轮轴的右轴颈端面上设有供一体加工工装装配的顶尖凹槽，所述顶尖凹槽的中心线与第一齿轮轴的中心线重合。
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