[發明專利]一種高強不銹鋼薄壁錐齒輪的精密制造方法

有效

• 申請號: 202010838193.3
• 申請日: 2020-08-19
• 公開（公告）號: CN112059565B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發明（設計）人: 韓建超;王春健;王凱;張加波;鄭立彥;王青;王康;馮愛民
• 申請（專利權）人: 北京衛星制造廠有限公司
• 主分類號: B23P15/14
• 分類號: B23P15/14
• 代理公司: 中國航天科技專利中心 11009
• 代理人: 程何

一種高強不銹鋼薄壁錐齒輪的精密制造方法，屬于航空航天和精密技術領域。本發明包括：下料然后粗加工，單邊留3mm余量，并進行超聲探傷；粗加工后去應力退火，減少齒坯加工應力；采用傘齒刨刨加工或銑齒機半精加工齒形，齒面余量0.5mm；進行真空淬火時效處理，這樣在淬火前就完成了錐齒輪的半精加工，減少精加工加工量；精加工時采用錐齒輪磨齒機進行齒形的加工，可以實現高強不銹鋼CF170薄壁錐齒輪的精密加工，目前最高能達到的齒輪精度為4級。本發明采用先半精加工后淬火最后精磨齒的工藝路線，淬火時通過專用工裝保證零件結構精度，將淬火變形控制在很小的范圍；磨齒后通過錐齒輪副的跑和改善了錐齒輪副齒面的接觸情況。

技術領域

本發明涉及一種高強不銹鋼薄壁錐齒輪的精密制造方法，屬于航空航天和精密技術領域。

背景技術

CF170是一種馬氏體時效不銹鋼，固溶時效強化后，抗拉強度可以達到 1550MPa，硬度達到HRC50左右。作為一種強度高、抗沖擊性能強的新型鋼材，在航天領域主要應用于航天器驅動傳動機構中的齒輪產品。

超高強度不銹鋼優良的力學特性，使得高強不銹鋼錐齒輪在加工過程中存在一定困難，該材料淬火后硬度高(約HRC50)，該硬度的錐齒輪屬于硬齒面齒輪，常用的刨齒或銑齒難以加工，淬火后直接磨齒則效率較低。常用的直齒錐齒輪加工方法和工藝路線無法實現此類型齒輪的精密加工。

發明內容

本發明解決的技術問題是：克服現有技術的不足，提供了一種高強不銹鋼薄壁錐齒輪的精密制造方法，解決高強度不銹鋼薄壁錐齒輪因材料淬火后硬度過高和變形過大導致的制造難題，精密高效地完成高強不銹鋼(CF170)薄壁錐齒輪的加工制造。該方法不但適用于航天器機構齒輪的精密加工，還適用于其它領域同類齒輪的精密加工。

本發明的技術解決方案是：一種高強不銹鋼薄壁錐齒輪的精密制造方法，包括如下步驟：

步驟1，準備毛坯料，對毛坯料進行檢查，若檢查合格則根據零件尺寸下毛坯料鍛制鋼棒CF170，規格Φ90×50，并進行超聲探傷和低倍檢測檢查確認材料無缺陷，檢查毛坯料質保書，并記錄原材料質保書中規定的固溶時效制度；

步驟2，對鋼棒CF170的外圓及兩端面粗加工，形成第一齒輪坯件；

步驟3，對第一齒輪坯件進行熱處理時效去應力退火，形成第二齒輪坯件；

步驟4，對第二齒輪坯件進行半精車，單邊留0.5mm余量，無公差尺寸加工到位，形成第三齒輪坯件；

步驟5，對第三齒輪坯件進行傘齒刨加工或銑齒機半精加工齒形，齒面余量0.5mm，形成第四齒輪坯件；

步驟6，根據所述固溶時效制度對第四齒輪坯件進行熱處理固溶時效，形成第五齒輪坯件；

步驟7，對第五齒輪坯件磨基準孔，形成第六齒輪坯件；

步驟8，對第六齒輪坯件的錐齒輪齒面采用錐齒輪磨齒機進行精磨齒，加工至符合圖紙要求，形成第七齒輪坯件；

步驟9，裝配錐齒輪跑和裝置，使用所述錐齒輪跑和裝置進行第七齒輪坯件的錐齒輪副的跑和，完成高強不銹鋼薄壁錐齒輪的精密制造。

進一步地，所述對毛坯料進行檢查包括檢查毛坯料內部是否有超出GB/T 4162-2008的缺陷，以及材料橫截面酸浸低倍試片上是否有縮孔、氣泡、裂紋、偏析、夾雜和其他缺陷；所述優化處理包括將鋼棒CF170兩頭各去除100mm 長度的料頭。

進一步地，所述時效去應力退火包括如下步驟：在120℃-150℃環境下對第一齒輪坯件進行去應力退火處理，并保溫2-4h。

進一步地，所述傘齒刨加工包括如下步驟：

刨齒機刀架安裝在搖臺上，刨齒機上下刀架作直線往復的切削運動，并隨搖臺擺動，搖臺每往復擺動一次，刨齒機完成一個齒的切削運動；