阅读说明：本技术 一种差速器内球面加工装置及加工方法 (Device and method for machining inner spherical surface of differential mechanism ) 是由 翟来涛 于波 李博 于 2020-05-21 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种差速器内球面加工装置,包括加工定位夹具及仿形铣刀,仿形铣刀包括刀柄和切削部,刀柄和切削部通过焊接方式连接到一起,所述切削部侧面为球形,切削部侧面设有4个螺旋形切削刃,所述螺旋形切削刃之间形成排屑槽。本发明解决了一体式差速器壳内球面加工需要采用专用机床、专用锪刀才能实现其加工的难题,在产品开发阶段应用可以大大节省开发成本和开发周期。本发明同时提供一种差速器内球面加工方法。(The invention discloses a machining device for an inner spherical surface of a differential mechanism, which comprises a machining positioning clamp and a profile milling cutter, wherein the profile milling cutter comprises a cutter handle and a cutting part, the cutter handle and the cutting part are connected together in a welding mode, the side surface of the cutting part is spherical, 4 spiral cutting edges are arranged on the side surface of the cutting part, and chip removal grooves are formed among the spiral cutting edges. The invention solves the problem that the machining of the inner spherical surface of the integrated differential shell can be realized only by adopting a special machine tool and a special countersink, and can greatly save the development cost and the development period when being applied in the product development stage. The invention also provides a method for processing the inner spherical surface of the differential mechanism.)

一种差速器内球面加工装置及加工方法

技术领域

本发明属于车辆零部件机加工技术领域，具体涉及一种差速器内球面加工 装置及差速器内球面加工方法。

背景技术

随着汽车工业的发展，车辆性能和品质飞速提升，使用者对车辆的性能要 求也越来越高。为了满足车辆性能提升的要求，对汽车零件和配件的质量要求 及生产速度都有严格的要求。差速器作为车辆传动系的重要组成部件，其生产 量和加工精度都有较高要求。差速器内表面为球形，在目前机械加工中，当加 工球形表面为内球面且加工空间较小时，采用常规刀具无法完成加工，一般需 要专门的加工机械和加工工艺，主要为以下两种：

(1)采用专用铣床加工，但通过专用铣床进行内球面加工，缺点是需要专 用设备支持，成本较高。

(2)采用锪刀加工，但通过锪刀进行内球面加工，缺点是加工效率较低。

专利文献1(CN201283431Y)中公开了一种差速器壳体的内球面加工设备， 它包括床身、安装在床身上的变速箱、与变速箱连接的车头，所述的车头上安 装有油缸和固定在床身上的可伸入差速器壳体内腔的刀架机构，所述的刀架机 构为连杆机构，包括铰接在一起的滑动端和转动端,所述的滑动端与油缸连接， 所述的转动端的自由端上装有刀头，所述的转动端是使刀头能绕着差速器壳体 内腔的球心旋转的机构。采用以上结构可以不需要在腔体内进行装卸刀具，操 作简单，从而节省加工时间、降低加工成本，保证球面的加工精度。其缺点为 需要专门的整套加工设备，成本高，结构复杂，没有对现有设备进行合理利用。

专利文献2(CN203235984U)中公开了一种差速器壳体内球面专用车刀， 包括刀杆，刀杆由连接在一起的切削部和夹持部构成，切削部的前端部径向延 伸有支撑部，支撑部上设有菱形刀片。将减振孔和冷却孔整合在一起，从而优 化了刀杆的结构即降低了强迫振动，又能对刀片进行冷却。其缺点在于：采用 车削方式加工球面，对刀具磨损严重且不容易固定工件。

专利文献3(CN200984653Y)中公开了一种整体式差速器壳球面加工的球 面锪刀，其外形为圆柱，外圆表面与夹具刀座孔间隙配合，两端端面各焊接两 片硬质合金成型刀片，可以在普通车床上改造使用，设备投入少，加工成本低。 其缺点是：利用机床主轴旋转，并控制轴向进给实现球面的加工，对夹具和工 件进给路径精度要求高，且双刀具精度难以保证。

因此，仍需开发一种用于差速器内球面加工的装置，可以在加工空间较小时加 工一体式内球面，能够合理改造利用普通机床，对工件夹持简单且定位精度高， 加工方便精度高。

发明内容

本发明的目的是提供一种差速器内球面加工装置，可以在加工空间较小时 加工一体式内球面，解决了一体式差速器壳内球面加工需要采用专用机床、专 用锪刀才能实现其加工的难题，在产品开发阶段应用可以大大节省开发成本和 开发周期。

本发明是通过以下技术方案来实现的，结合附图：

一种差速器内球面加工装置，包括加工定位夹具及仿形铣刀1，仿形铣刀包 括刀柄11和切削部12，刀柄和切削部通过焊接方式连接到一起，所述切削部侧 面为球形，切削部侧面设有4个螺旋形切削刃14，所述螺旋形切削刃之间形成排 屑槽13。

所述加工定位夹具包括夹具基座3以及3个阶梯压板2，3个阶梯压板2将差速 器4固定在夹具基座3上。阶梯压板通过螺钉固定在夹具基座3上，阶梯压板2折 弯端部压紧差速器4壳体，对差速器4进行三点定位。夹具基座3固定在机床上， 并通过两端的定位销进行定位。

所述加工定位夹具采用三点支撑，两处定位销定位，阶梯压板压紧的方式 固定整体式差速器壳，确保壳体定位准确，固定牢靠。

本发明同时提供一种差速器内球面加工方法，利用所述差速器内球面加工 装置，设计圆弧插补铣削路径并进行数控编程，实现差速器内球面的数控圆弧 插补铣削加工。

所述圆弧差补铣削是通过逐次逼近的方法实现曲面加工，最终路径为螺旋 线。

所述圆弧差补铣削的进刀量、速度等参数视材料和加工要求而定，无固定 量。

所述圆弧插补铣削的数控编程包括如下步骤：

1.建立整体坐标系，以球心为原点；

2.刀具快进到设定好的坐标；

3.根据实际情况，通过直线插补、顺圆插补、逆圆插补的组合完成加工。仿 形铣刀通过差速器壳的方形窗口进入差速器壳体内部，采用数控插补圆弧铣， 实现仿形刀具径向方向的圆弧铣削，轴向方向则由刀具的圆弧精度来保证其圆 弧尺寸，实现球面的仿形加工。

本发明的有益效果为：

1.切削部侧面为球形，在较小的空间内通过仿形铣直接完成内球面的加工。 在产品开发阶段应用可以大大节省开发成本和开发周期。

2.专用夹具的固定方式采用三点支撑、两处定位销定位、阶梯压板压紧的方 式固定整体式差速器壳。

3.通过数控编程，以圆弧插补的铣削路径，实现球面的仿形加工。

附图说明

图1为本发明一种差速器内球面加工装置整体结构示意图；

图2为本发明所述仿形铣刀结构示意图；

图3为利用本发明所述一种差速器内球面加工装置进行差速器内球面加工 的示意图；

图4为本发明所述一种差速器内球面加工方法的圆弧插补的铣削路径。

图中：

1-仿形铣刀；2-阶梯压板；3-夹具基座；4-差速器；11-刀柄；12-切削部； 13-排屑槽；14-螺旋形切削刃。

具体实施方式

以下结合附图和实施例进一步描述本发明的技术方案：

一种差速器内球面加工装置，包括加工定位夹具及仿形铣刀1，仿形铣刀包 括刀柄11和切削部12，刀柄和切削部通过焊接方式连接到一起，所述切削部侧 面为球形，切削部侧面设有4个螺旋形切削刃14，所述螺旋形切削刃之间形成排 屑槽13。

所述加工定位夹具包括夹具基座3以及3个阶梯压板2，3个阶梯压板2将差速 器4固定在夹具基座3上。阶梯压板通过螺钉固定在夹具基座3上，阶梯压板2折 弯端部压紧差速器4壳体，对差速器4进行三点定位。夹具基座3固定在机床上， 并通过两端的定位销进行定位。

所述加工定位夹具采用三点支撑，两处定位销定位，阶梯压板压紧的方式 固定整体式差速器壳，确保壳体定位准确，固定牢靠。

本发明提供一种差速器内球面加工方法，利用所述差速器内球面加工装置， 设计圆弧插补铣削路径并进行数控编程，实现差速器内球面的数控圆弧插补铣 削加工。

所述圆弧差补铣削是通过逐次逼近的方法实现曲面加工，最终路径为螺旋 线。

所述圆弧差补铣削的进刀量、速度等参数视材料和加工要求而定，无固定 量。

所述圆弧插补铣削的数控编程包括如下步骤：

1.建立整体坐标系，以球心为原点；

2.刀具快进到设定好的坐标；

3.根据实际情况，通过直线插补、顺圆插补、逆圆插补的组合完成加工。

仿形铣刀通过差速器壳的方形窗口进入差速器壳体内部，采用数控插补圆 弧铣，实现仿形刀具径向方向的圆弧铣削，轴向方向则由刀具的圆弧精度来保 证其圆弧尺寸，实现球面的仿形加工。

本发明具有以下有益效果：

1、专用夹具的固定方式，采用三点支撑、两处定位销定位、阶梯压板压紧 的方式固定整体式差速器壳。

2、铣刀为仿形铣刀，切削部侧面为球形，包括4个螺旋形切削刃，螺旋形 切削刃之间形成排屑槽，刀柄和切削部通过焊接方式连接到一起。

3、可通过数控编程，以圆弧插补的铣削路径，实现球面的仿形加工。