CN110757111A - 锥齿轮的冷加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种锥齿轮的冷加工方法，锥齿轮采用15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料，该方法包括：对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件依次进行粗车、铣齿、去毛刺、镀镍、热处理、粗磨、螺纹加工、插花键、铣槽、精磨基准、磨齿、啮合、消除应力处理，得到锥齿轮；对锥齿轮进行检验。本发明提供的锥齿轮的冷加工方法，适用于采用材料15Cr14Co12Mo5Ni2WA的锥齿轮的加工，锥齿轮质量稳定。

Description

锥齿轮的冷加工方法

技术领域

本发明属于锥齿轮的加工领域，具体涉及一种锥齿轮的冷加工方法。

背景技术

目前钢铁研究总院已开发出新一代高强齿轮钢，材料牌号为15Cr14Co12Mo5Ni2WA。该钢使用温度高、耐蚀性能好、韧性高，可在450℃的环境下长期稳定工作。可滿足航空发动机齿轮在更高速、更高温度和更高载荷的苛刻条件下安全运行。

新一代高强齿轮钢15Cr14Co12Mo5Ni2WA性能优越，但同时材料的硬度偏高，毛坯硬度约为HRC38～42，热处理后心部硬度达到HRC 48～52，表面硬度达到HRC 63～67。由于硬度增高，因此机械加工困难也随之增大。该钢的制造工艺尚不成熟，没有一个完整的冷加工技术方案。

发明内容

本发明提供一种锥齿轮的冷加工方法，能够实现按该技术方案加工出合格的材料为15Cr14Co12Mo5Ni2WA的锥齿轮零件。

本发明提供一种锥齿轮的冷加工方法，所述锥齿轮采用15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料，所述方法包括：

对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件依次进行粗车、铣齿、去毛刺、镀镍、热处理、粗磨、螺纹加工、插花键、铣槽、精磨基准、磨齿、啮合、消除应力处理，得到锥齿轮；

对锥齿轮进行检验。

可选的，铣齿处理过程中采用的铣齿刀具材料采用粉末冶金，且粉末冶金铣刀上具有AP5涂层。

可选的，铣齿处理过程中的铣齿加工刀数大于预设刀数，切削速度小于预设速度。

可选的，插花键加工过程中，插齿刀具材料采用合金K44UF/BURE，插齿刀具上具有XPRO_si涂层，插齿刀的刀具前角为-5°。

可选的，采用磨削的方法加工螺纹。

可选的,磨齿加工处理过程中，采用硬度达到预设硬度的砂轮，且砂轮进给量和转速小于预设进给量和预设转速。

可选的,对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件进行铣齿，包括：

对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件依次进行半精车、粗铣齿、精铣凹面、精铣凸面。

可选的,对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件进行热处理，包括：

对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件进行渗碳、淬火、回火。

可选的,对锥齿轮的进行检验，包括：

对锥齿轮的无损检验和最终检验；

所述无损检验包括磁粉检验，所述最终检验包括尺寸、硬度、强度及表面检验。

本发明提供的锥齿轮的冷加工方法，适用于采用材料15Cr14Co12Mo5Ni2WA的锥齿轮的加工，避免了不必要的处理工序，锥齿轮质量稳定。

附图说明

图1为本发明提供的锥齿轮的冷加工方法的流程示意图；

图2为本发明提供的锥齿轮的结构示意图；

图3为本发明提供的锥齿轮的冷加工方法采用的插齿刀的刀具前角示意图。

具体实施方式

图1为本发明提供的锥齿轮的冷加工方法的流程示意图，图2为本发明提供的锥齿轮的结构示意图，参照图1和图2，本发明所采用的具体方法包括：

毛坯→粗车→铣齿→去毛刺→镀镍→热处理→粗磨→螺纹加工→插花键→铣槽→精磨基准→磨齿→啮合→消除应力→锥齿轮→检验。

示例性的，新一代高强齿轮钢15Cr14Co12Mo5Ni2WA由于毛坯时硬度偏高，毛坯硬度约为HRC38～42，高出普通钢材料零件的调质后硬度HRC28～35,因此高强齿轮钢工艺路线不需要采用调质工序。

该材料在酸蚀检验时，零件表面的铁与铁的氧化物与比铬与铬的氧化物优先溶解，去掉了贫铬层，造成铬在表面富集，这种富铬钝化膜的电位接近贵金属的电位，提高了零件表面抗腐蚀性能，导致零件经过酸蚀检验后无法判定表面是否烧伤，因此高强齿轮钢工艺路线不采用酸蚀检验工序。

由于高强齿轮钢含有较多合金成分导致热处理时无法采用传统的镀铜工艺防护，镀铜时镀不上，因此采用镀镍防护。

但同时材料的硬度偏高，毛坯硬度约为HRC35～38，热处理后心部硬度达到HRC 48～52，表面硬度达到HRC 63～67，因此对铣齿加工、插齿加工、螺纹加工和磨齿加工都有很大难度。

可选的，对于铣齿加工方法：

该材料由于毛坯时硬度偏高，毛坯硬度约为HRC35～38，高出普通钢材料零件的调质后硬度HRC28～35，铣齿加工难度较大。由于材料的硬度偏高，铣齿刀具材料采用粉末冶金代替普通的高速钢，并在粉末冶金铣刀上增加AP5涂层。铣齿加工参数尽量多分刀并且降低切削速度，一般分五、六刀，切削速度降低为25m/min左右。

可选的，对于插花键加工方法：

该材料热处理后心部硬度达到HRC 48～52，由于硬度偏高，插花键加工难度较大。由于材料的硬度偏高，插齿刀具材料采用合金K44UF/BURE代替普通的M42,并在插齿刀具上增加XPRO_si涂层。图3为本发明提供的锥齿轮的冷加工方法采用的插齿刀的刀具前角示意图，如图3所示，刀具前角由普通的+5°更改为-5°，以增加插齿刀具的刚性。

可选的，对于螺纹加工方法：

该材料热处理后心部硬度达到HRC 48～52，由于硬度偏高，零件脆性较强，如果用数控车加工螺纹时出现崩块现象，因此采用磨削的方法加工螺纹，通过磨螺纹减小加工螺纹时抗力，以保证螺纹质量，最终完成M45×1.5-6h的外螺纹加工。

可选的，对于磨齿加工方法：

该材料热处理后表面硬度达到HRC 63～67，由于表面硬度较高，磨削时容易产生裂纹。由于采用硬度较高，采用法国诺顿32A80J8VBE砂轮，进给量和转速减小，进给量减小到0.03mm，转速减小到1300转/分，最终避免了螺纹的产生。

示例性的，采用材料15Cr14Co12Mo5Ni2WA的航空发动机螺旋锥齿轮具体的加工工艺可以包括：

毛坯→编顺序号→粗车→铣齿(半精车→粗铣齿→精铣凹面→精铣凸面)→去毛刺→啮合检验→加工渗碳试件→镀镍→车镍层→热处理(渗碳→淬火→回火)→粗磨(车外形→修顶尖孔→粗磨外径)→螺纹加工→插花键→铣槽→精磨基准(磨齿顶→精磨外径→磨面锥)→磨齿(磨齿凹面→磨齿凸面)→啮合→抛光→消除应力→无损检验(例如磁粉检验)→强化表面(喷丸→振动光饰)→打标记(标记可以为顺序号)→镀银→最终检验→记录该顺序号对应的数据。

其中，最终检验可以包括尺寸、硬度、强度及表面检验。

本发明还可以应用于其他硬度偏高的齿轮的加工。

Claims (9)

1.一种锥齿轮的冷加工方法，其特征在于，所述锥齿轮采用15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料，所述方法包括：

对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件依次进行粗车、铣齿、去毛刺、镀镍、热处理、粗磨、螺纹加工、插花键、铣槽、精磨基准、磨齿、啮合、消除应力处理，得到锥齿轮；

对锥齿轮进行检验。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，铣齿处理过程中采用的铣齿刀具材料采用粉末冶金，且粉末冶金铣刀上具有AP5涂层。

3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，铣齿处理过程中的铣齿加工刀数大于预设刀数，切削速度小于预设速度。

4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，插花键加工过程中，插齿刀具材料采用合金K44UF/BURE，插齿刀具上具有XPRO_si涂层，插齿刀的刀具前角为-5°。

5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，采用磨削的方法加工螺纹。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于,磨齿加工处理过程中，采用硬度达到预设硬度的砂轮，且砂轮进给量和转速小于预设进给量和预设转速。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于,对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件进行铣齿，包括：

对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件依次进行半精车、粗铣齿、精铣凹面、精铣凸面。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于,对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件进行热处理，包括：

对15Cr14Co12Mo5Ni2WA材料毛坯件进行渗碳、淬火、回火。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于,对锥齿轮的进行检验，包括：

对锥齿轮的无损检验和最终检验；

所述无损检验包括磁粉检验，所述最终检验包括尺寸、硬度、强度及表面检验。

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