CN112935737A - 一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及螺旋锥齿轮技术领域，且公开了一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，包括以下步骤：S1、制轮坯；S2、轮坯热处理；S3、切齿；S4、齿轮工件的强化：将锥齿轮工件在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，活性氮、碳原子被工件表面吸收；S5、安装连接部位的精加工；S6、工件的研齿和磷化：先将工件进行研齿，且不采用磨齿作为齿形加工手段，研齿过后再将工件进行磷化处理。该一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，通过将锥齿轮工件在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，提高了工件钢的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗咬合性，通过将工件进行研齿，保证研齿可以改善啮合质量、降低齿面粗糙度和啮合噪声。
Description
技术领域
本发明涉及螺旋锥齿轮技术领域，具体为一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法。
背景技术
螺旋锥齿轮分为两种，一种是弧齿锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线相交；一种是准双曲面螺旋锥齿轮，其大轮轴线和小轮轴线有一定偏置距。
螺旋锥齿轮是一种可以按稳定传动比平稳、低噪音传动的传动零件，在不同的地区有不同的名字，又叫弧齿伞齿轮、弧齿锥齿轮、螺伞锥齿轮、圆弧锥齿轮、螺旋伞齿轮等。螺旋锥齿轮传动效率高，传动比稳定，圆弧重叠系数大，承载能力高，传动平稳平顺，工作可靠，结构紧凑，节能省料，节省空间，耐磨损，寿命长，噪音小。在各种机械传动中，以螺旋锥齿轮的传动效率为最高，对各类传动尤其是大功率传动具有很大的经济效益。
目前螺旋锥齿轮在干切处理的过程中，没有将螺旋锥齿轮工件进行强化处理，无法保证工件该有的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗咬合性，同时也无法降低螺旋锥齿轮的啮合噪声，且无法保证齿轮早期的耐剧烈磨损性能。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，解决了目前螺旋锥齿轮在干切处理的过程中，没有将螺旋锥齿轮工件进行强化处理，无法保证工件该有的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗咬合性，同时也无法降低螺旋锥齿轮的啮合噪声，且无法保证齿轮早期的耐剧烈磨损性能的问题。
为实现上述工件螺旋锥齿轮的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗咬合性，保证研齿可以改善啮合质量、降低齿面粗糙度和啮合噪声，使得工件的表面产生磷化层用于组织疏松贮油，从而利于齿轮副在跑合期防止早期剧烈磨损，同时保证磷化后的螺旋锥齿轮美观、防腐目的，本发明提供如下技术方案：一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，包括以下步骤：
S1、制轮坯：材料选用为低碳合金钢，采用等温正火处理更有利于后续渗碳淬火处理时产品的金相组织和变形的改善，锻坯正火处理后采用抛丸或酸洗处理,以除去锻坯表面的氧化皮；
S2、轮坯热处理：将钢件加热到Ac3+30~50℃或Ac1+30~50℃或Ac1以下的温度后，一般随炉温缓慢冷却；
S3、切齿：切齿轮与旋转着的铣刀盘（摇台）按照一定的比例关系进行滚切运动，加工出来的齿形式渐开线形的，且由刀片切削刃顺序位置的包络线形成的；
S4、齿轮工件的强化：将锥齿轮工件在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的蚕碳共渗层；
S5、安装连接部位的精加工：精磨前应对工件两端中心孔进行研磨,修整卡簧槽，轴颈、端面部位可采用斜置砂轮的端面外圆磨床MB1632、H234加工；
S6、工件的研齿和磷化：先将工件进行研齿，且不采用磨齿作为齿形加工手段，研齿过后再将工件进行磷化处理，使得工件的表面产生磷化层用于组织疏松贮油。
优选的，根据轮坯正火处理，且正火后的硬度值规定为156~207HBS。
优选的，根据齿轮工件的强度，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。
优选的，所述气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高，氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。
与现有技术相比，本发明提供了一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，具备以下有益效果：
该螺旋锥齿轮干切齿方法，通过将锥齿轮工件在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，提高了工件钢的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗咬合性，通过将工件进行研齿，且不采用磨齿作为齿形加工手段，保证研齿可以改善啮合质量、降低齿面粗糙度和啮合噪声，研齿过后再将工件进行磷化处理，使得工件的表面产生磷化层用于组织疏松贮油，从而利于齿轮副在跑合期防止早期剧烈磨损，同时保证磷化后的螺旋锥齿轮美观、防腐。
具体实施方式
实施例
下面将结合本发明实施例中的内容，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，包括以下步骤：
S1、制轮坯：材料选用为低碳合金钢，采用等温正火处理更有利于后续渗碳淬火处理时产品的金相组织和变形的改善，锻坯正火处理后采用抛丸或酸洗处理,以除去锻坯表面的氧化皮。
S2、轮坯热处理：将钢件加热到Ac3+30~50℃或Ac1+30~50℃或Ac1以下的温度后，一般随炉温缓慢冷却。
S3、切齿：切齿轮与旋转着的铣刀盘（摇台）按照一定的比例关系进行滚切运动，加工出来的齿形式渐开线形的，且由刀片切削刃顺序位置的包络线形成的。
S4、齿轮工件的强化：将锥齿轮工件在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的蚕碳共渗层。
S5、安装连接部位的精加工：精磨前应对工件两端中心孔进行研磨,修整卡簧槽。轴颈、端面部位可采用斜置砂轮的端面外圆磨床MB1632、H234加工。
S6、工件的研齿和磷化：先将工件进行研齿，且不采用磨齿作为齿形加工手段，研齿过后再将工件进行磷化处理，使得工件的表面产生磷化层用于组织疏松贮油。
其中，正火后的硬度值一般规定为156~207HBS，合适的硬度值为160~190HBS,这样有利于降低切齿的齿面粗糙度和提高刀具的耐用度，轮坯加工主要控制面锥角、轮冠距和工艺定位面精度。面锥角和轮冠距决定了安装在切齿机床夹具上切齿后齿轮的齿深和齿顶高，它直接影响成对齿轮啮合时的底隙和接触区在齿面上的位置,所以面锥角和轮冠距尺寸的控制与圆柱齿轮齿顶圆尺寸控制要求是相似的
将钢件加热到Ac3+30~50℃或Ac1+30~50℃或Ac1以下的温度后，一般随炉温缓慢冷却。最终实现降低硬度，提高塑性，改善切削加工与压力加工性能；细化晶粒，改善力学性能，为下一步工序做准备；消除冷、热加工所产生的内应力。
将锥齿轮工件在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子，活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的蚕碳共渗层，目的是提高钢的硬度、耐磨性、疲劳强度和抗咬合性。
采用磷化后精磨轴颈、端面部位的应增加一道半精磨工序使之与研齿夹具定位研齿。奇数齿花键的外圆直径应测量换算后的弦长。磨螺纹工序后,为防止后续过程中磕碰，可以采用塑料保护套。
先将工件进行研齿，且不采用磨齿作为齿形加工手段，研齿可以改善啮合质量、降低齿面粗糙度和啮合噪声，研齿过后再将工件进行磷化处理，磷化层的组织疏松贮油,有利于齿轮副在跑合期防止早期剧烈磨损，使得磷化后的齿轮美观、防腐。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
需要说明的是，在本文中，诸如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。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1、制轮坯：材料选用为低碳合金钢，采用等温正火处理更有利于后续渗碳淬火处理时产品的金相组织和变形的改善，锻坯正火处理后采用抛丸或酸洗处理,以除去锻坯表面的氧化皮；
S2、轮坯热处理：将钢件加热到Ac3+30~50℃或Ac1+30~50℃或Ac1以下的温度后，一般随炉温缓慢冷却；
S3、切齿：切齿轮与旋转着的铣刀盘（摇台）按照一定的比例关系进行滚切运动，加工出来的齿形式渐开线形的，且由刀片切削刃顺序位置的包络线形成的；
S4、齿轮工件的强化：将锥齿轮工件在含有活性氮、碳原子的气氛中进行低温氮、碳共渗，活性氮、碳原子被工件表面吸收，通过扩散渗入工件表层，从而获得以氮为主的蚕碳共渗层；
S5、安装连接部位的精加工：精磨前应对工件两端中心孔进行研磨,修整卡簧槽，轴颈、端面部位可采用斜置砂轮的端面外圆磨床MB1632、H234加工；
S6、工件的研齿和磷化：先将工件进行研齿，且不采用磨齿作为齿形加工手段，研齿过后再将工件进行磷化处理，使得工件的表面产生磷化层用于组织疏松贮油。
2.根据权利要求1所述的一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，其特征在于：根据轮坯正火处理，且正火后的硬度值规定为156~207HBS。
3.根据权利要求1所述的一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，其特征在于：根据齿轮工件的强度，常用的共渗介质有尿素、甲酰胺、氨气和三乙醇胺，它们在软氮化温度下发生热分解反应，产生活性氮、碳原子。
4.根据权利要求3所述的一种新型螺旋锥齿轮干切齿方法，其特征在于：所述气体软氮化温度常用560-570℃，因该温度下氮化层硬度值最高，氮化时间常为2-3小时，因为超过2.5小时，随时间延长，氮化层深度增加很慢。
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