CN110842492A - 一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法 - Google Patents

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杨美花
贺志军
袁剑平
叶作贵
吴昌硕
田凯
黄丽琴
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Abstract

本发明公开了一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法，包括如下步骤，下料‑锻造‑正火‑修正毛坯、去余量加工‑调质‑粗制基准‑粗开齿‑修正齿形‑渗碳‑淬火‑粗磨内斜齿‑精磨内斜齿‑微量修正磨削内斜齿，本发明通过线切割机进行粗开齿操作，在没有专用的内斜齿开齿机床的状况下，利用普通线切割机床，即能达到高效要、稳定可靠的开齿加工，同时，通过固定点来定位切割线的位置，保证了切割的准确性，提高了开齿的精度。

Description

一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法
技术领域
本发明属于齿圈生产技术领域，特别是属于一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法。
背景技术
随着变速机构要求轻量化要求越来越高，在变速箱输出功率要求越来越高的状况下，作为行星机构主要零件的齿圈设计呈现高精度、高硬度、超薄、斜齿的发展态势，斜内齿齿圈的开齿及变形控制和实现高精度成了企业生产的最大瓶颈。现有的齿圈是通过粗开齿机床对齿胚进行开齿，但该类设备成本较高，对于小型厂家来说不便于使用。
发明内容
本发明的目的在于：提供一种无须开齿机的高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法。
本发明采用的技术方案如下：一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法，包括以下步骤：
步骤一：调质处理齿胚；
步骤二：在机床上车削粗开齿基准；
步骤三：通过线切割机进行粗开内斜齿加工；
步骤四：对齿圈进行渗碳热处理和淬火处理；
步骤五：通过磨床磨削齿圈的内孔及端面；
步骤六：通过磨床依次对齿圈进行粗磨、精磨、微量修正磨削。
本方案通过线切割机对齿圈进行粗开齿操作，大大降低了生产成本，粗开齿前的调制处理，即能达到高效低成本粗开齿，还能够对渗碳热处理的变形量进行控制，提高产品精度，步骤六中的粗磨、精磨以及微量修正磨削，能够逐步提高产品的粗糙度，齿部精度可达到6级。
优选的，步骤一中的齿胚调制前在机床上进行修正和去余量加工。调制前的修正以及去余量加工，能够减少形状偏差或尺寸偏差对粗开齿位置造成的影响，进一步提高粗开齿过程的稳定性。
优选的，步骤三所述的粗开齿内斜加工包括以下工序：通过电脑模拟，以齿胚内环面为基准作出模拟圆柱体；在模拟圆柱体下端面的周线上确定加工点A1；输入内斜齿倾角β；在模拟圆柱体的上端面标记A1的对称点A2；连线A2与模拟圆柱体上端面的圆心O，在A2、O的延长线上标记点A3，A2、A3连线的长度与模拟圆柱体高度一致；在圆柱体上端面上模拟出以A3为原点，与A2、A3连线的夹角为β的线段L，标记L与上端面周线的接触点B；以B、A1为切割线的起始位置，由内至外对齿胚进行粗开齿；调节A1点位置，重复上述步骤，完成对齿胚内环的粗开齿内斜加工。由于斜内齿齿圈内部为斜齿，因而再线切割的过程中，需要对切割线的倾斜角度进行调节，现有的调节方式大多是直接将切割线倾斜指定角度(本例中即内斜齿倾角)，随后对产品进行线切割加工，但在实际生产中，倾斜后的切割线难以控制其沿径向进给，常出现切割后内斜齿角度不准确的情况，上述方案中，模拟圆柱体上的两三角形A2、B、A3和A2、B、A1为全等三角形，因而∠BA3A2和∠BA1A2相等，从而保证了线切割的角度正确，同时，还通过点定位的方式预先确定切割线与齿胚内环的接触位置，以此来保证切割的准确性，大大提高了开齿精度，实用性强。
优选的，步骤四中的渗碳热处理以及淬火处理，均通过阶梯式分段热处理进行。渗碳热处理的设置，使得齿圈表面具有一定浓度的碳含量，提高齿圈的耐磨性和接触疲劳强度，淬火处理的设置，则用于提高齿圈硬度，延长零件的使用寿命，阶梯式分段热处理的设置，根据不同零件的原料来调节热处理温度，保证渗碳和淬火的效果。
优选的，步骤五中，内孔相对与端面的垂直度不高与0.01毫米，端面的平面度不高于0.015毫米。内孔与端面的车削。内孔与端面的磨削，用于为后续的磨削提供基准面，保证后续操作的稳定性。
优选的，步骤六的加工过程中，齿圈采用轴向压紧的方式进行装夹。轴向压紧的方式装夹，能够多方向夹固，保证夹紧效果，同时，夹紧过程中齿圈受力平衡，不会发生变形的情况，保证装置的稳定性。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明能够大大降低了工厂设备能力，在没有专用的内斜齿开齿机床的状况下，利用普通线切割机床，即能达到高效要、稳定可靠的开齿加工。
2、本发明中，通过两点来对切割线的位置进行定位，保证了切割的准确性，提高了开齿的精度。
3、本发明中，渗碳前的调质热处理，更加有效地为渗碳、淬火时零件晶粒变化作好很好的铺垫，而阶梯升温渗碳和淬火处理是薄壁内齿圈热处理变形的直接控制，有力地保证了产品质量。
4、本发明中，通过磨削技术和微量修正技术进行磨齿，齿圈齿部精度稳定达到6级，产品质量得到大幅提升。
5、根据本方案加工出的薄壁齿圈，具有齿圈变形小、精度高、效率高等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明中，粗开齿过程切割线的定位示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明，即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
实施例一：
一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法，包括以下步骤：
步骤一：选用低碳合金钢20Cr2Ni4A齿胚，经过锻造、正火处理后，通过车床进行修正毛坯、去除余量的加工；
步骤二：对齿胚进行调制处理；
步骤三：通过电脑计算及作图模拟，在机床上车削粗开齿基准(标记B点及A1点的位置)；
步骤四：通过线切割机进行粗开内斜齿加工(通过B点及A1点的位置定位切割线的切入坐标点)；
步骤五：对开齿后的的内斜齿圈进行380℃、580℃、800℃、855℃等四阶段的渗碳热处理并通过阶梯式热处理的方式再对其进行淬火处理，控制零件变形量不大于0.15mm，齿面硬度≥59HRC；
步骤六：在内圆磨床上进行内孔及端面一次装夹磨削，将夹紧力控制在(35-45)N内，内孔相对于端面的垂直度控制在0.01mm以内，端面平面度控制在0.015mm以内；再在平面磨床上磨削另一端面，保证两平面平行度0.02；
步骤七：对齿圈进行粗磨，以内圆磨床上磨削的平面为基面，找正内孔，均化余量，压紧，粗磨压紧力控制为100N,压紧点为6处均布，连续磨削，公法线留余量0.1；
步骤八：对齿圈进行精磨，粗磨后松夹时效2小时，重新找正装夹压紧，压紧力控制为35N,压紧点为8处均布，非连续对称磨削，公法线留余量0.02；
步骤九：对齿圈进行微量修正磨削，精磨至图纸公法线长度偏上偏差后，进行在线检测，分析齿形齿向检测数据，对偏出点进行微量修正，齿部精度稳定达到6级。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法,包括以下步骤：
步骤一：调质处理齿胚；
步骤二：在机床上车削粗开齿基准；
步骤三：通过线切割机进行粗开内斜齿加工；
步骤四：对齿圈进行渗碳热处理和淬火处理；
步骤五：通过磨床磨削齿圈的内孔及端面；
步骤六：通过磨床依次对齿圈进行粗磨、精磨、微量修正磨削。
2.根据权利要求1所述的一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法，其特征在于，步骤一中的齿胚调制前在机床上进行修正和去余量加工。
3.根据权利要求1所述的一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法，其特征在于，步骤三所述的粗开齿内斜加工包括以下工序：通过电脑模拟，以齿胚内环面为基准作出模拟圆柱体；在模拟圆柱体下端面的周线上确定加工点A1；输入内斜齿倾角β；在模拟圆柱体的上端面标记A1的对称点A2；连线A2与模拟圆柱体上端面的圆心O，在A2、O的延长线上标记点A3，A2、A3连线的长度与模拟圆柱体高度一致；在圆柱体上端面上模拟出以A3为原点，与A2、A3连线的夹角为β的线段L，标记L与上端面周线的接触点B；以B、A1为切割线的起始位置，由内至外对齿胚进行粗开齿；调节A1点位置，重复上述步骤，完成对齿胚内环的粗开齿内斜加工。
4.根据权利要求1所述的一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法，其特征在于，步骤四中的渗碳热处理以及淬火处理，均通过阶梯式分段热处理进行。
5.根据权利要求1所述的一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法，其特征在于，步骤五中，内孔相对与端面的垂直度不高与0.01毫米，端面的平面度不高于0.015毫米。
6.根据权利要求1所述的一种高精度硬齿面斜内齿齿圈制造方法，其特征在于，步骤六的加工过程中，齿圈采用轴向压紧的方式进行装夹。
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