CN103909390A - 一种风能发电机齿轮的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种风能发电机齿轮的制造方法，其包括如下步骤：（1）提供用于制造齿轮的毛坯；（2）锻造制坯，采用热模锻对毛坯进行锻造；（3）正火处理，采用等温正火工艺对锻造后的毛坯进行处理；（4）车削加工，用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工；（5）切齿加工，用滚齿机和插齿机进行滚齿和插齿加工；（6）剃齿加工，用向剃齿机进行剃齿加工；（7）热处理，进行渗碳淬火处理；（8）磨削加工，对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径部分进行精加工，以提高尺寸精度和减小形位公差。由于风力发电机齿轮会承受风轮的巨大力矩，所以风力发电机的齿轮必须能够抵抗住力矩的疲劳损害。
Description
技术领域
本发明涉及一种齿轮的制造方法，尤其涉及一种用于风能发电机的齿轮制造方法。
背景技术
齿轮(Gear) 是依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件。齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水平直接影响到工业产品的质量。齿轮轮齿相互扣住齿轮会带动另一个齿轮转动来传送动力。 将两个齿轮分开，也可以应用链条、履带、皮带来带动两边的齿轮而传送动力。
风力发电机是将风能转化为电能的装置，主要由叶片，发电机，机械部件和电气部件组成。根据旋转轴的不同，风力发电机主要分为水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机两类，目前市场上水平轴风力发电机占主流位置。尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。机械连接与功率传递水平轴风机桨叶通过齿轮箱及其高速轴与万能弹性联轴节相连,将转矩传递到发电机的传动轴，此联轴节应按具有很好的吸收阻尼和震动的特性，表现为吸收适量的径向、轴向和一定角度的偏移，并且联轴器可阻止机械装置的过载。另一种为直驱型风机桨叶不通过齿轮箱直接与电机相连风机电机类型。
由于风力发电机齿轮会承受风轮的巨大力矩，所以风力发电机的齿轮必须能够抵抗住力矩的疲劳损害。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：提供一种风能发电机齿轮的制造方法，这种方法制造出来的齿轮能持久抵抗风轮的巨大力矩。
为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：
一种风能发电机齿轮的制造方法，其包括如下步骤：
（1）提供用于制造齿轮的毛坯；
（2）锻造制坯，采用热模锻对毛坯进行锻造；
（3）正火处理，采用等温正火工艺对锻造后的毛坯进行处理；
（4）车削加工，用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工；
（5）切齿加工，用滚齿机和插齿机进行滚齿和插齿加工；
（6）剃齿加工，用向剃齿机进行剃齿加工；
（7）热处理，进行渗碳淬火处理；
（8）磨削加工，对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径部分进行精加工，以提高尺寸精度和减小形位公差。
采用了上述技术方案，本发明有益效果为：由于齿轮进行了渗碳淬火处理；并对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径部分进行精加工，以提高尺寸精度和减小形位公差，这样加工出来的齿轮能持久承受较大的力矩而不会被损坏。
本发明进一步的改进如下：
进一步地，所述毛坯为20CrMnTi钢材料。
进一步地，步骤（7）中所述齿轮表面淬火硬度至55～62HRC。
进一步地，步骤（7）中淬火深度1.5～2.3mm。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进一步说明。
一种风能发电机齿轮的制造方法，其包括如下步骤：（1）提供用于制造齿轮的毛坯；（2）锻造制坯，采用热模锻对毛坯进行锻造；（3）正火处理，采用等温正火工艺对锻造后的毛坯进行处理；（4）车削加工，用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工；（5）切齿加工，用滚齿机和插齿机进行滚齿和插齿加工；（6）剃齿加工，用向剃齿机进行剃齿加工；（7）热处理，进行渗碳淬火处理；（8）磨削加工，对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径部分进行精加工，以提高尺寸精度和减小形位公差。
进一步地，所述毛坯为20CrMnTi钢材料。
进一步地，步骤（7）中所述齿轮表面淬火硬度至55～62HRC。
进一步地，步骤（7）中淬火深度1.5～2.3mm。
锻造制坯，热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺。近年来，楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。这项技术特别适合为比较复杂的阶梯轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小，而且生产效率高。
正火，这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为最终热处理做组织准备，以有效减少热处理变形。所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi一般的正火由于受人员、设备和环境的影响比较大，使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相组织不均匀，直接影响金属切削加工和最终热处理，使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。为此，采用等温正火工艺。实践证明，采用等温正火有效改变了一般正火的弊端，产品质量稳定可靠。
车削加工，为了满足高精度齿轮加工的定位要求，齿坯的加工全部采用数控车床，使用机械夹紧不重磨车刀，实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的垂直度要求，又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。从而提高了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。另外，数控车床加工的高效率还大大减少了设备数量，经济性好。
滚、插齿加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机，虽然调整维护方便，但生产效率较低，若完成较大产能需要多机同时生产。随着涂层技术的发展，滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常方便地进行，经过涂镀的刀具能够明显地提高使用寿命，一般能提高90%以上，有效地减少了换刀次数和刃磨时间，效益显着。
剃齿，径向剃齿技术以其效率高，设计齿形、齿向的修形要求易于实现等优势被广泛应用于大批量汽车齿轮生产中。专用径向剃齿机在这项技术上已经应用成熟，加工质量稳定可靠。
热处理，汽车齿轮要求渗碳淬火，以保证其良好的力学性能。对于热后不再进行磨齿加工的产品，稳定可靠的热处理设备是必不可少的。连续渗碳淬火生产线，能获得了满意的热处理效果。
磨削加工，主要是对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径等部分进行精加工，以提高尺寸精度和减小形位公差
与现有技术相比，本发明的有益效果为：由于风力发电机齿轮会承受风轮的巨大力矩，所以风力发电机的齿轮必须能够抵抗住力矩的疲劳损害。
本发明不局限于上述具体的实施方式，本领域的普通技术人员从上述构思出发，不经过创造性的劳动，所作出的种种变换，均落在本发明的保护范围之内。
Claims (4)
1.一种风能发电机齿轮的制造方法，其包括如下步骤：
（1）提供用于制造齿轮的毛坯；
（2）锻造制坯，采用热模锻对毛坯进行锻造；
（3）正火处理，采用等温正火工艺对锻造后的毛坯进行处理；
（4）车削加工，用数控车床对正火处理后的毛坯进行车削加工；
（5）切齿加工，用滚齿机和插齿机进行滚齿和插齿加工；
（6）剃齿加工，用向剃齿机进行剃齿加工；
（7）热处理，进行渗碳淬火处理；
（8）磨削加工，对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径部分进行精加工，以提高尺寸精度和减小形位公差。
2.如权利要求1所述的风能发电机齿轮的制造方法，其特征在于：所述毛坯为20CrMnTi钢材料。
3.如权利要求2所述的风能发电机齿轮的制造方法，其特征在于：步骤（7）中所述齿轮表面淬火硬度至55～62HRC。
4.如权利要求3所述的风能发电机齿轮的制造方法，其特征在于：步骤（7）中淬火深度1.5～2.3mm。
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