CN103737255A - 渗层深度偏差控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种渗层深度偏差控制方法，包括制坯、半精加工、表面喷涂、热处理、精加工、检验，在加工过程中，预留一个工艺凸台。本发明风电偏航齿轮轴渗层深度偏差控制方法，不仅可以有效控制渗碳层深度偏差，解决应力梯度大的问题，而且能提高加工精度，保证机械性能和强度，降低对齿轮轴传动质量的影响，延长使用寿命。

Description

渗层深度偏差控制方法
技术领域
本发明涉及一种轴的加工方法，特别涉及一种风电偏航齿轮轴渗层深度偏差控制方法。
背景技术
风能是非常重要的可再生能源，它储量丰富、广泛分布，能提供源源不断的能源，而且安全、清洁，可以有效缓和温室效应。目前，利用风力发电已成为风能利用的主要形式，由于其蕴量巨大，受到世界各国的高度重视，而且发展速度越来越快。
风电偏航系统是风电机组中的关键系统，其主要作用是配合控制系统配合，捕捉来风方向并使机舱轴线能够快速平稳精确地对准风向，以便获得最大的风能。偏航齿轮箱中的齿轮轴是偏航系统的关键部件之一，功能是与风机上偏航齿圈啮合，控制风机沿竖直轴线旋转。一般的，风机工作在低温结冰、台风、雷击等恶劣的自然环境中，而且偏航系统一般安装在数十米甚至近百米高的塔架上，维修和更换十分困难。综合考虑上述多种因素，就要求航齿轮轴传递运动平稳、高精度，承载大、强度高，体积小、寿命长。
在对风电偏航齿轮轴的常规加工过程中，工艺流程一般为先进行粗车加工、滚齿，并留一定的余量，接着涂防渗材料，进行热处理，渗碳淬火以提高机械性能，然后进行精加工，磨外圆、修磨齿形，保证精度。由于热处理过程会使得齿轮轴在轴向和径向产生弯曲和变形，造成齿轮轴畸变，这样在最后的加工过程中，齿轮轴齿面修磨后渗碳层深度不均匀，渗层偏差大会产生应力梯度，严重影响齿轮轴的传动质量和使用寿命。
发明内容
要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是提供一种能保证齿面磨削后渗层深度偏差在一定范围内的风电偏航齿轮轴渗层深度偏差控制方法。
解决问题的技术方案
本发明提供一种渗层深度偏差控制方法，包括以下步骤：
a、制坯；
a1、毛坯制作，采用锻造的方式加工毛坯，且进行正火处理；
a2、粗车加工，车削加工轴端面、轴外圆、轴台阶面、齿顶圆和齿端面，轴端面预留10mm～15mm加工余量，其余预留2mm～7mm加工余量，整体表面粗糙度为Ra6.3；
b、半精加工；
b1、半精车，车削轴的大小端面、轴外圆、齿顶圆、台阶面和齿端面，在轴的小端面留工艺凸台，各台阶面处加工退刀槽，轴的大端面预留2mm～5mm的加工余量，轴外圆预留0.3mm～0.7mm的加工余量，轴小端的工艺凸台高度为5mm～10mm，其余预留0.2mm～0.5mm的加工余量，整体表面粗造度为Ra3.2；
b2、滚齿，加工齿部，在公法线方向预留0.3mm～0.8mm的加工余量，齿面粗糙度为Ra3.2；
c、表面喷涂，在轴表面涂防渗剂；
d、热处理，对轴进行渗碳淬火；
e、钻孔，以大端面为基准，检查外圆跳动，找正圆形面，在工艺凸台上打中心孔；
f、精加工；
f1、精车，车削去除各台阶面的加工余量，然后车削加工轴的外圆且预留0.1mm～0.3mm加工余量，再车削去除工艺凸台；
f2、车螺纹，车削外螺纹；
f3、攻丝，对轴的小端面上的中心孔进行攻丝；
f4、磨外圆，以两端中心孔为基准磨外圆，去除轴外圆加工余量至表面粗糙度为Ra0.8，磨削去除齿顶圆加工余量至表面粗糙度为Ra1.6；
f5、滚花键，上滚丝机进行花键加工；
f6、修磨齿形，对齿进行修磨至表面粗糙度为Ra0.8；
g、检验，检验全部尺寸并填写报告，包装后入库。
进一步的，在步骤e中，检查大端面的垂直度，如不合适，则对中心孔进行修钻。
进一步的，在步骤g中，对轴进行防锈处理后包装入库。
进一步的，在步骤b2中，采用高速铣齿机铣齿。
进一步的，在步骤a中，选材为18CrNiMo7-6。
有益效果
本发明风电偏航齿轮轴渗层深度偏差控制方法，不仅可以有效控制渗碳层深度偏差，解决应力梯度大的问题，而且能提高加工精度，保证机械性能和强度，降低对齿轮轴传动质量的影响，延长使用寿命。
附图说明
图1为本发明风电偏航齿轮轴的结构示意图；
图2为本发明风电偏航齿轮轴渗层深度偏差控制方法的流程图。
具体实施方式
下面结合附图，详细介绍本发明实施例。
参阅图1至图2，本发明齿轮轴材料为18CrNiMo7-6，对毛坯件进行锻造、正火；首先对齿轮轴进行粗车加工，预留余量；尺寸检查合格后半精车大小端面，小端面留工艺凸台；检查尺寸后滚齿，在公法线方向留余量；接着涂防渗材料，进行热处理，渗碳淬火；然后以大端面为基准，检查外圆跳动，找正圆形面，在工艺凸台上打中心孔；此时检查大端面的垂直度，如不合适，对中心孔进行修钻；再然后精车加工余部尺寸，去掉工艺凸台，车螺纹；检查尺寸后，钻小端面的丝孔；最后以两端中心孔为基准磨外圆、滚花键、修磨齿形；尺寸检查通过，可以对齿轮轴进行防锈处理并包装，最终入库。
其详细步骤如下：
a、制坯；
a1、毛坯制作，采用锻造的方式加工毛坯，且进行正火处理；
a2、粗车加工，车削加工轴端面、轴外圆、轴台阶面、齿顶圆和齿端面，轴端面预留10mm～15mm加工余量，其余预留2mm～7mm加工余量，整体表面粗糙度为Ra6.3；
b、半精加工；
b1、半精车，车削轴的大小端面、轴外圆、齿顶圆、台阶面和齿端面，在轴的小端面留工艺凸台，各台阶面处加工退刀槽，轴的大端面预留2mm～5mm的加工余量，轴外圆预留0.3mm～0.7mm的加工余量，轴小端的工艺凸台高度为5mm～10mm，其余预留0.2mm～0.5mm的加工余量，整体表面粗造度为Ra3.2；
b2、滚齿，采用高速铣齿机加工齿部，在公法线方向预留0.3mm～0.8mm的加工余量，齿面粗糙度为Ra3.2；
c、表面喷涂，在轴表面涂防渗剂；
d、热处理，对轴进行渗碳淬火；
e、钻孔，以大端面为基准，检查外圆跳动，找正圆形面，在工艺凸台上打中心孔；
f、精加工；
f1、精车，车削去除各台阶面的加工余量，然后车削加工轴的外圆且预留0.1mm～0.3mm加工余量，再车削去除工艺凸台；
f2、车螺纹，车削外螺纹；
f3、攻丝，对轴的小端面上的中心孔进行攻丝；
f4、磨外圆，以两端中心孔为基准磨外圆，去除轴外圆加工余量至表面粗糙度为Ra0.8，磨削去除齿顶圆加工余量至表面粗糙度为Ra1.6；
f5、滚花键，上滚丝机进行花键加工；
f6、修磨齿形，对齿进行修磨至表面粗糙度为Ra0.8；
g、检验，检验全部尺寸并填写报告，包装后入库。
本实施例中，在步骤e中，要检查大端面的垂直度，如不合适，则对中心孔进行修钻。
为了提高防锈能力，在步骤g中，对轴进行防锈处理后包装入库。
本发明与常规加工技术主要不同之处在于，本发明在原来预留的余量基础上，在齿轮轴的小端面留出一个工艺凸台，其在后续工序中的主要作用是用来修钻中心孔，保证径向定位的准确性。由于热处理过程使得齿轮轴产生弯曲和变形，若此为基准而进行的后续加工必然导致加工表面渗碳层深度不一致，渗层偏差大。本发明的工艺凸台可以起辅助作用，在原有基础上重新找正基准，并进行修正，这样可以将热处理导致的齿轮轴畸变对渗碳层均匀度的影响降到最低，保证齿轮轴的传动质量和使用寿命。
经过实践证明，采用本发明的风电偏航齿轮轴渗层深度偏差控制方法，可以有效控制渗碳层深度偏差，其均匀度可达0.5mm，从而解决应力梯度大的问题，同时可以提高加工精度，保证机械性能和强度，降低对齿轮轴传动质量的影响，延长使用寿命。

Claims (5)

1.一种渗层深度偏差控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
a、制坯；
a1、毛坯制作，采用锻造的方式加工毛坯，且进行正火处理；
a2、粗车加工，车削加工轴端面、轴外圆、轴台阶面、齿顶圆和齿端面，轴端面预留10mm～15mm加工余量，其余预留2mm～7mm加工余量，整体表面粗糙度为Ra6.3；
b、半精加工；
b1、半精车，车削轴的大小端面、轴外圆、齿顶圆、台阶面和齿端面，在轴的小端面留工艺凸台，各台阶面处加工退刀槽，轴的大端面预留2mm～5mm的加工余量，轴外圆预留0.3mm～0.7mm的加工余量，轴小端的工艺凸台高度为5mm～10mm，其余预留0.2mm～0.5mm的加工余量，整体表面粗造度为Ra3.2；
b2、滚齿，加工齿部，在公法线方向预留0.3mm～0.8mm的加工余量，齿面粗糙度为Ra3.2；
c、表面喷涂，在轴表面涂防渗剂；
d、热处理，对轴进行渗碳淬火；
e、钻孔，以大端面为基准，检查外圆跳动，找正圆形面，在工艺凸台上打中心孔；
f、精加工；
f1、精车，车削去除各台阶面的加工余量，然后车削加工轴的外圆且预留0.1mm～0.3mm加工余量，再车削去除工艺凸台；
f2、车螺纹，车削外螺纹；
f3、攻丝，对轴的小端面上的中心孔进行攻丝；
f4、磨外圆，以两端中心孔为基准磨外圆，去除轴外圆加工余量至表面粗糙度为Ra0.8，磨削去除齿顶圆加工余量至表面粗糙度为Ra1.6；
f5、滚花键，上滚丝机进行花键加工；
f6、修磨齿形，对齿进行修磨至表面粗糙度为Ra0.8；
g、检验，检验全部尺寸并填写报告，包装后入库。
2.如权利要求1所述的渗层深度偏差控制方法，其特征在于：在步骤e中，检查大端面的垂直度，如不合适，则对中心孔进行修钻。
3.如权利要求1所述的渗层深度偏差控制方法，其特征在于：在步骤g中，对轴进行防锈处理后包装入库。
4.如权利要求1所述的渗层深度偏差控制方法，其特征在于：在步骤b2中，采用高速铣齿机铣齿。
5.如权利要求1所述的渗层深度偏差控制方法，其特征在于：在步骤a中，选材为18CrNiMo7-6。
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