[發明專利]一種滲碳淬火大內齒齒圈加工方法

有效

• 申請號: 202011414057.8
• 申請日: 2020-12-02
• 公開（公告）號: CN112548507B
• 公開（公告）日: 2021-11-02
• 發明（設計）人: 鄭捷;陳金虎;張琰;伍藝;張彩鳳
• 申請（專利權）人: 重慶齒輪箱有限責任公司
• 主分類號: B23P15/14
• 分類號: B23P15/14
• 代理公司: 重慶市前沿專利事務所(普通合伙) 50211
• 代理人: 劉代春

本發明公開了一種滲碳淬火大內齒齒圈加工方法，包括在開齒完成后，依次進行去除機械加工應力、半精車、銑齒、滲碳、感應淬火、精車和磨齒步驟；其中，滲碳按設定淬硬層深度進行；感應淬火采用仿形方式進行逐齒感應淬火；精車采用立式車床裝夾和加工包括磨齒裝夾基準的加工內容；精車的找正過程包括初步找正和精確找正，初步找正按找正齒輪中心和找平端面進行，并通過在齒寬方向檢測多個截面的齒輪分度圓跳動值獲得齒輪變形數據；精確找正依據獲得的齒輪變形數據，按磨齒余量均勻分布原則找正；磨齒通過磨削齒面獲得成品。本發明的有益效果是，齒輪可利用低碳合金鋼制造，且使用壽命長，能源消耗低，加工成本低，生產效率高。

技術領域

本發明涉及齒輪加工技術，特別是一種滲碳淬火大內齒齒圈加工方法。

背景技術

機械行業齒輪箱的發展趨勢是輕量化，大型化，高功率密度化，20年壽命甚至是無限壽命。行星齒輪箱作為齒輪箱十分重要的一種形式，在國民經濟發揮的作用尤其明顯。目前，風電齒輪箱已經發展到了5兆瓦、7兆瓦甚至是10兆瓦以上。作為行星齒輪箱關鍵零件的內齒圈，要求也隨之提高。內齒圈不僅僅要求低碳合金滲碳鋼滲碳淬火，心部組織要求較高機械性能，包括高強度和高韌性、耐沖擊，還要求齒面具有高的硬度，通常洛氏硬度要求為HRC58-63，并要求其淬硬層內部組織的一致性，硬化層深均勻性，齒面磨削加工后，齒輪精度要達到GB/T10095國標5級以上。

直徑3米模數30以上的內齒圈，在滲碳淬火過程中，變形復雜，變形量大，造成后續磨齒余量極大、各部位不均，最終成品齒面硬度變化大，硬化層深差異大，齒面各部位接觸強度波動大，重量不穩定，導致頻繁出現廢次品。利用多年收集的傳統滲碳淬火工藝數據，模擬計算一設計中的大型內齒圈φ3500Xφ3000X700外圓3500內孔3000齒寬700模數31的內齒圈滲碳淬火變形，得出變形數據為，滲碳過程直徑變形2.5mm，錐度1.3mm，采用傳統整體加熱鹽浴冷卻淬火直徑變形8.5mm，錐度1mm。其中還包括橢圓、扭曲、翹曲變形。預估輪齒表面單邊磨削余量差異量超過2.3mm。以此常規方法組織生產，勢必造成磨齒時間長，磨齒成本高昂，齒面硬化層深波動大，齒面硬度因為滲碳淬火的梯度降差異明顯，表面抗磨損高低不一，整個齒輪齒面接觸強度不均，引起早期疲勞點蝕、脫落、極難達到預計的20年壽命，更別提無限壽命了。

這必然造成，為解決硬度差異與齒面硬化層深波動無法按期交檢的尷尬局面，設計不得不向制造工藝讓步，變更設計方案，如改為中碳滲氮合金結構鋼，在齒輪機加工成品后進行氮化。但是，氮化工藝不僅不可避免地產生變形，導致已經機加工成品的齒輪精度降低，更嚴重的是氮化工藝硬化層深有限，超過2mm以上，就極為困難甚至是無能為力了，過低的硬化層，無法滿足大功率密度，高壽命需要的齒面疲勞強度。

發明內容

本發明的目的就是針對現有大內齒齒圈加工方法不能達到設計精度和壽命的不足，提供一種滲碳淬火大內齒齒圈加工方法，該方法采用采用滲碳加仿形感應淬火方式確保淬硬層深度和硬度，以便采用低碳合金制造齒輪，從而使齒輪心部具有良好的綜合機械性能，齒面具有足夠強度、硬度和耐磨特性，從而確保使用壽命；同時，在精車裝夾過程中，通過兩次找正使加工后的磨齒余量分布均勻，通過磨齒保證齒輪精度，以有確保齒輪嚙合精度，延長使用壽命。

為實現前述目的，本發明采用如下技術方案。

一種滲碳淬火大內齒齒圈加工方法，在開齒工序完成后，依次進行去除機械加工應力、半精車和銑齒工序；還包括以下步驟：

S1、滲碳：按設定淬硬層深度的要求進行淬火前的滲碳處理；

S2、感應淬火：按仿形方式進行逐齒感應淬火；

S3、精車：采用立式車床裝夾和加工包括磨齒裝夾基準的加工內容；其中，找正過程包括初步找正和精確找正，初步找正按找正齒輪中心和找平端面進行，并在初步找正裝夾固定狀態下，在齒寬方向檢測多個截面的齒輪分度圓數據，并將該數據作為齒輪變形數據；精確找正依據獲得的齒輪變形數據，按磨齒余量均勻分布原則找正；