通常汽車齒輪加工工藝流程為：鍛造→粗車→精車→滾齒→剃齒→熱處理→磨棱→磨內(nèi)孔→入庫。熱處理以后磨內(nèi)孔是最重要的加工工序，直接決定汽車齒輪的加工質(zhì)量和使用壽命。
在斜齒圓柱齒輪（見圖1）磨內(nèi)孔時(shí)，一般先找三個(gè)直徑相同的量棒，然后依次把三個(gè)尺寸一致的節(jié)圓棒放置在三爪卡盤夾緊對(duì)應(yīng)齒輪齒槽中，最后通過百分表校正加工齒輪端面，用三爪夾緊齒輪。每次通過放置不同節(jié)圓棒，完成不同汽車零件內(nèi)孔的磨削。
圖1 斜齒輪圓柱
在日常生產(chǎn)加工中，熱后磨內(nèi)孔往往會(huì)碰到一些齒圈徑向圓跳動(dòng)達(dá)不到圖樣要求的情況。這些特殊的零件主要是直齒薄壁件、斜齒輪和斜齒輪焊接件等幾類零件。對(duì)于直齒圓柱齒輪薄壁件，可以通過調(diào)節(jié)夾緊壓力減小薄膜夾盤夾緊留量來改善。但是斜齒圓柱齒輪磨內(nèi)孔一直影響著現(xiàn)場(chǎng)加工，如果采用三個(gè)節(jié)圓棒夾持定位磨削加工內(nèi)孔的原有加工方式，存在以下問題：
1）這種加工原理應(yīng)用在斜齒上理論設(shè)計(jì)是錯(cuò)誤的，因?yàn)樾饼X輪只有當(dāng)齒面上剖面角等于與之相應(yīng)的螺旋角時(shí)，其齒面剖面上的每個(gè)點(diǎn)至齒輪中心距離才是相等的。也就是說，只有當(dāng)夾具主體的剖面角等于與之相應(yīng)的螺旋角時(shí)，該剖面上的每點(diǎn)至夾具中心距離才相等。
2）采用這種加工方法，每個(gè)節(jié)圓棒與三爪僅有一個(gè)接觸點(diǎn)工作。三點(diǎn)確定一個(gè)夾持平面，但由于是斜齒輪，受到螺旋角的影響。要保證這個(gè)平面與齒輪中心的距離相等，每次加工夾緊時(shí)必須校正齒輪端面后再加工，完全體現(xiàn)不出節(jié)圓棒夾持的優(yōu)勢(shì)。造成加工時(shí)間長、效率低、齒輪徑向圓跳動(dòng)超差等問題。
3）隨著螺旋角的不斷增大，加工難度也不斷提高。對(duì)于齒輪螺旋角比較大的零件或者斜齒輪焊接件，采用節(jié)圓棒定位的方法無法正常加工。
裝配完成后為了保證齒圈圓跳動(dòng)誤差，在熱處理后必須磨削內(nèi)孔。通常以斜齒圓柱齒輪節(jié)圓定位，這樣互為基準(zhǔn)。斜齒圓柱齒輪和直齒圓柱輪最主要的區(qū)別在于：直齒圓柱齒輪的接觸線是一條條平行于軸線的直線；斜齒圓柱齒輪有螺旋角β，斜齒圓柱齒輪的接觸線是一條條與軸線有一定夾角（等于β）的斜直線。
圖 2
斜圓柱齒輪沿分度圓展開的平面圖如圖2所示，如果節(jié)圓夾的本體有一定的螺旋角，夾具主體沿螺旋線方向剖面上任意一點(diǎn)至中心的距離相等，加工原理就演變成直齒圓柱齒輪的加工原理，接觸線也就轉(zhuǎn)換成平行于本體軸線的直線。
節(jié)圓夾保持架（主體見圖3）是該夾具的難點(diǎn)和重點(diǎn)。為了保證夾具主體螺旋線方向面上的任意一點(diǎn)至中心的距離相等，銑削加工時(shí)保持架基準(zhǔn)定位面具有一個(gè)傾斜角度，該傾斜角度=螺旋角β，并且銑削傾斜角的份數(shù)=齒數(shù)＝Z=19。
圖3 節(jié)圓夾保持架主體
節(jié)圓夾裝配如圖4所示，該節(jié)圓夾的定位滾子通過鋼絲固定在節(jié)圓夾保持架上，保持架傾斜角β=25.93°，這樣固定在保持架上的滾子就有一定的傾斜角，間接地保證了滾子在螺旋線方向面上的任意一點(diǎn)至中心的距離相等。和直齒圓柱齒輪一樣，新型節(jié)圓夾在加工斜齒圓柱齒輪（見圖5）時(shí)，斜齒圓柱齒輪在螺旋線方向剖面上的任意一點(diǎn)至中心的距離都相等，接觸線是條平行于軸線的直線。
圖4 節(jié)圓夾裝配
1.鋼絲 2.滾子 3.襯套 4.節(jié)圓夾保持架
具體使用過程如下：先將斜齒圓柱齒輪放入新型節(jié)圓夾，用帶有傾斜的滾子對(duì)齒槽進(jìn)行定位，然后再用三爪把新型節(jié)圓夾夾緊。同時(shí)，該新型節(jié)圓夾采用多段式設(shè)計(jì)，增加了節(jié)圓夾的柔性，接觸面積更大，接觸更充分。可以更好地消除斜齒圓柱齒輪軸向圓跳動(dòng)、熱處理變形、加工操作和接觸點(diǎn)不穩(wěn)定等誤差。
圖5 新型節(jié)圓夾對(duì)斜齒圓柱齒的加工
雖然是一個(gè)小小的設(shè)計(jì)改進(jìn)，但是這個(gè)新型節(jié)圓夾根據(jù)斜齒圓柱齒輪的特點(diǎn)而設(shè)計(jì)，可以實(shí)際的運(yùn)用于斜齒圓柱齒輪的加工，解決工藝問題，也正說明了優(yōu)秀的設(shè)計(jì)方案都是不斷從細(xì)節(jié)改進(jìn)得來的。
