一種用於螺旋錐齒輪磨齒的電鍍CBN砂輪的製作方法

2023-04-26 11:53:36 1

本發明涉及磨料磨具設計製備技術領域，尤其涉及一種用於汽車主減速器中螺旋錐齒輪磨齒的電鍍cbn砂輪。

背景技術：

隨著工業化的推進，市場對螺旋錐齒輪（亦稱螺傘齒輪）的nvh要求越來越高。在精密齒輪的製備工序中，需要使用砂輪對其齒坯型面進行展成或成形磨削。

目前，螺旋錐齒輪的磨削主要採用sg砂輪，在磨削效率、磨削齒面燒傷、磨後精度、生產成本等方面存在以下不足之處：①sg砂輪因為磨料硬度不夠、端面定位孔的精度不夠，在使用中要按照工藝要求經常進行修整，且每次修整均需花費較長時間，導致磨削效率大為降低，磨削效率一般為12～25分鐘/件；②在砂輪線速度、進給速度較大的情況下，由於磨削溫度較高而產生齒面燒傷，造成廢品；③因為磨料的耐磨性不好，砂輪在磨削過程中，磨料消耗過快，導致磨後的精度不高，精度等級為din5～7級；④sg砂輪費用較高，單套磨削齒輪的砂輪成本佔據了很大比例，分攤單件產品成本為20～30元。

另外，sg砂輪在修磨時會產生砂輪灰，砂輪灰凝結一起造成工具機冷卻故障，容易報警停機。

技術實現要素：

本發明的目的在於克服上述缺陷，提供一種磨削效率高、不燒傷、在其使用壽命內無需進行修整仍可以保證型面幾何精度、生產成本低的用於螺旋錐齒輪磨齒的電鍍cbn砂輪。

為了實現上述目的，本發明採用如下技術方案：一種用於螺旋錐齒輪磨齒的電鍍cbn砂輪，包括桶形基體1和位於基體頂部的cbn磨料區2，桶形基體1包括端面板11、圓柱形桶體12，端面板11的中心定位孔111直徑為¢80.005～¢80.015mm，cbn磨料區2的磨料層截面呈三角形狀，且內、外兩條腰邊與鉛垂線之間分別構成一定的夾角。

作為優選方案，內腰邊與鉛垂線之間的夾角α和外腰邊與鉛垂線之間的夾角β相等，均為22.5°。

作為優選方案，內腰邊與鉛垂線之間的夾角α為12°，外腰邊與鉛垂線之間的夾角β為10°～30°。

作為優選方案，cbn磨料區2為單顆粒，粒度為50/60~170/200，通過電鍍方式和桶形基體1緊密連接，鍍層埋入率為50~60％。

作為優選方案，cbn磨料區2的三角形頂端為兩段圓弧連接一小段平面，圓弧段和平面段的出刃偏差不大於20%。

作為優選方案，端面板11和圓柱形桶體12之間採用定位銷13定位和聯結螺栓緊固。

作為優選方案，端面板11在距中心定位孔（111）圓心¢170mm或¢240mm的圓周上均布4個¢10.5mm的螺栓光孔112。作為進一步優選方案，電鍍cbn砂輪通過端面板11的中心定位孔111和4個螺栓光孔112與工具機緊密連接。

作為優選方案，端面板11的材質為鋁合金，圓柱形桶體12的材質為普通合金鋼。

本發明的有益效果：①cbn砂輪在其使用壽命內無需對砂輪進行修整仍可以保證型面的幾何精度，不燒傷齒面。由於工具機連續加工不停機，現在只需5～7分鐘/件，可節約將近一半的工時，加工效率提高2～3倍；②產品磨削精度高，現在精度可達din3級，較原工藝方案提高2～4級；③生產成本低，現在單件產品成本10～15元，單套產品加工成本可降低50%以上；④cbn電鍍方式易於製造曲面、異形等複雜型面的砂輪，而不增加過多的製造成本；⑤提高了設備綜合使用效能，因無需修磨，無砂輪灰產生，冷卻液能保持乾淨狀態。

附圖說明

圖1為本發明的剖視圖。

圖2為本發明的俯視圖。

圖3為圖1的a處放大示意圖。

圖中：1-桶形基體，2-cbn磨料區，11-端面板，12-圓柱形桶體，13-定位銷，111-中心定位孔，112-螺栓光孔，α-內腰邊與鉛垂線之間的夾角，β-外腰邊與鉛垂線之間的夾角。

具體實施方式

下面結合附圖對本發明的具體實施方式作進一步說明。

如圖1～3所示，用於螺旋錐齒輪磨齒的電鍍cbn砂輪包括桶形基體1和位於基體頂部的cbn磨料區2，桶形基體1包括端面板11、圓柱形桶體12，基體近似呈桶形，基體有一定錐度，這種結構優化了砂輪的質量分布，增加了砂輪強度。桶形基體1的重量約佔砂輪總重量的80%以上。

端面板11的中心定位孔111直徑為¢80.005～¢80.015mm，公差範圍非常小，有利於快速換和準確定位。端面板11和圓柱形桶體12之間採用定位銷13定位和聯結螺栓緊固，面板11的材質為鋁合金，圓柱形桶體12的材質為普通合金鋼，兩者分開加工，工藝性好，公差便於保證，還減輕了砂輪的總體重量。

端面板11在距中心定位孔111圓心¢170mm或¢240mm的圓周上均布4個¢10.5mm的螺栓光孔112，電鍍cbn砂輪通過端面板11的中心定位孔111和4個螺栓光孔112與工具機緊密連接。

cbn磨料區的磨料層截面呈三角形狀，且內、外兩條腰邊與鉛垂線之間分別構成一定的夾角。當砂輪用於加工螺旋從動錐齒輪（大齒輪）時，內腰邊與鉛垂線之間的夾角α和外腰邊與鉛垂線之間的夾角β相等，均為22.5°；當砂輪用於加工螺旋主動錐齒輪（小齒輪）時，內腰邊與鉛垂線之間的夾角α為12°，外腰邊與鉛垂線之間的夾角β為10°～30°，可根據磨削凹凸面大小的不同來具體變化。cbn磨料區為單顆粒，粒度為50/60~170/200，通過電鍍方式和桶形基體1緊密連接，鍍層埋入率為50~60％。在磨料區的三角形頂端為兩段圓弧連接一小段平面，過渡圓弧處有不同半徑和高度的凸出。圓弧段和平面段的出刃偏差不大於20%，可滿足高速磨削要求，粗糙度可達到ra0.8。cbn磨料區的把持力強，壽命長。

使用本發明砂輪的加工參數調整如下：

將砂輪基體尤其是端面板底部清理乾淨，無飛邊、毛刺，將中心定位孔穿過工具機砂輪軸，端面板底部和工具機砂輪安裝面緊密貼合後，將螺栓穿過螺栓光孔與工具機固定連接，高速旋轉砂輪2min，確保動平衡滿足要求。

安裝好工裝夾具，輸入調整卡中的工具機參數，對刀深度0.6，設定循環數為2，粗磨進給深度為0.5，進給速度為3m/s～13m/s，砂輪線速度為45m/s；精磨進給深度為0.1，進給速度為3m/s～10m/s，砂輪線速度為50m/s。

磨削加工與工件檢測：

啟動工具機，將齒輪工件安裝在工具機上，進行完全磨削加工。對加工完後的工件進行檢測，齒部精度達到din3級,無燒傷，實際齒形和理論齒形的符合程度ses值為120。

本發明並不限於上述實施方式，在所屬技術領域普通技術人員所具備的知識範圍內，還可以在不脫離本發明宗旨和原則的前提下做出各種變化。