[發明專利]船用齒輪加工工藝

有效

• 申請號: 201210370009.2
• 申請日: 2012-09-29
• 公開（公告）號: CN102873520A
• 公開（公告）日: 2013-01-16
• 發明（設計）人: 李珍珠
• 申請（專利權）人: 杭州浙西機械有限公司
• 主分類號: B23P15/14
• 分類號: B23P15/14
• 代理公司: 杭州杭誠專利事務所有限公司 33109
• 代理人: 尉偉敏;黃娟

技術領域

本發明涉及一種齒輪的加工方法，尤其涉及一種大功率且韌性好的船用齒輪的加工工藝。

背景技術

齒輪的傳統的加工工藝流程：下料（鑄造、鍛造）→正火（調質）→金加工（齒部采用滾齒插齒工藝）→再進行高頻淬火而成。此類齒輪盡管制造成本較低，但主要受制于傳統加工工藝的局限：表現為不能采用更為優質的材料，表面硬度偏低（≤HRC45-52），而且熱處理作為最終工序，淬火后變形量無法消除，表面粗糙度始終≤0.8，齒芯部抗拉強度一般在≥420Mpa.制造精度和運動精度均≤8-8-8GB10095-88。很顯然，此類傳動齒輪局限于應用在轉速不高載荷相對較低，運動精度不高的領域。在現在的公開文件中也公開過關于齒輪的加工工藝，如中國專利：“20CrMo滲碳鋼齒輪的制作工藝（CN102494106A）”包括如下工序：鍛坯一正火一機加工一不完全退火一機加工一滲碳淬火一回火一拋九，其中不完全退火工藝為在氣氛的保護下，在Ac₁+（30—50)℃的溫度條件下保溫2小時，并隨爐冷卻至700~720℃后空冷。但是這種齒輪并不適用于大功率的船用齒輪。

發明內容

本發明提供了一種運動精度高，載荷高，表面硬度高，韌性好的大功率船用齒輪的加工工藝；解決了現有技術中存在的加工的齒輪的硬度低，韌性不夠，運動精度不高的技術問題。

本發明的上述技術問題是通過下述技術方案解決的：一種船用齒輪加工工藝，其特征在于：第一步，下料進行鍛造為一圓柱形胚料；第二步，對胚料進行正火，然后車加工鉆中心孔；第三步，利用滾齒機在圓柱形胚料外滾齒；第四步，對工件進行滲碳處理；第五步，滲碳后進行冷卻淬火；第六步，進行二次高溫油處理消除應力；第七步，對工件進行機加工形成船用齒輪。在經過了正火和冷卻淬火后，又增加了一次高溫油處理，進一步消除了工件內因為滲碳工藝產生的應力，提高工件的韌性和抗拉強度。表面硬度≥HRC58-62，同時在后面的機加工時，對產品進行粗磨齒和精磨齒并且修緣等處理后，使得粗糙度小于0.4，齒心部的抗拉強度大于510Mpa。同時運轉噪音低于70~85分貝。韌性HRS58°-62°。

作為優選，所述的第一步內的齒輪材料為20GrMnTi。具有較高的強度和韌性，特別是具有較高的低溫沖擊韌性。而且淬透性能好，經滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅韌的心部，具有較高的低溫沖擊韌性，焊接性中等，正火后可切削性良好。

作為優選，所述的第二步內的正火是由常溫加熱至420℃，然后將工件放在爐內進行保溫n小時，n為工件的平均厚度。正火溫度不高，因為本發明內制造的齒輪對韌性要求較高，希望能實現較好的韌性，因此結合后面的二次高溫油處理工藝，進一步消除應力，提高韌性。因此對于正火的溫度不能太高，正火的時間是根據齒輪的平均厚度，也就是齒輪主體的寬度。

作為優選，所述的滲碳工藝的滲碳層的厚度為1.2mm~1.8mm，將工件密封于碳粉中，升溫至700℃~850℃后保溫2-3小時，開爐后擴散10~25分鐘，加入常溫油，冷卻淬火，冷卻后在180℃~220℃保持2~3小時。經滲碳淬火后具有較好的韌性和表面硬度。滲碳層的厚度根據齒高決定，在后續工藝的加工過程中進行進一步的加工，同時將滲碳工藝由井式爐改用智能控制，提高滲碳層的穩定性和硬度差高度。在滲碳后經過冷卻淬火，方便后續工藝的機加工。

作為優選，所述的第六步內的高溫油處理是在溫度為280℃~380℃的高溫油內浸入2~3小時。因滲碳過程中的除應力處理，不足以完全消除應力，因而產生工件加工完成后各種精度有少量變動，因此將工件放入高溫油中，同時二次高溫油處理的溫度保持在400°左右，可以有效消除應力的同時提高韌性，滿足工件的使用需求。

作為優選，所述的第七步內的機加工包括對工件進行對齒輪的齒形進行粗磨和精磨，同時對齒形和齒向進行修緣，齒輪的精磨包括對齒輪的根部加工有圓弧狀的過渡段。齒輪包括齒輪主體，在齒輪主體上均布加工齒，齒的齒根與齒輪主體連接處各設有一弧形連接段，在弧形連接段與齒根的連接處設有弧形過渡段，通過凸頭留磨滾刀加工半徑為0.1mm的弧形過渡段，弧形連接段的半徑為1.3mm。弧形過渡段的直徑小于弧形連接段直徑，弧形過渡段和弧形連接段均向內凹。利用凸頭留磨滾刀改變齒根部線向變角，使齒輪傳遞強度薄弱處的齒根承載力分散。糾正齒輪螺旋角，提高齒輪的重合度，糾正齒隙量，減少運動沖擊，改善齒根幾何形態。機加工還包括齒輪的平面磨、磨內孔、上油等工序，提高齒輪的合格率。