CN113814680A - 非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法 - Google Patents

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徐侠剑
张雁
瞿铁
杨菲
王智敏
高伟
林健
李圣
孙利强
成高峰
梁志理
马涛
刘洪洪
赵军
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    • B23P15/14—Making specific metal objects by operations not covered by a single other subclass or a group in this subclass gear parts, e.g. gear wheels
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16H—GEARING
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Abstract

一种非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法，包括粗车、粗铣齿步骤，在每瓣铸造齿轮瓣上焊接工艺拉筋后，把合至少两瓣铸造齿轮瓣成齿轮，粗车、粗铣齿齿轮；调质步骤，调质处理后去除每瓣铸造齿轮上的工艺拉筋；半精车、半精铣齿步骤；人工时效处理步骤；人工时效处理前拆开齿轮为齿轮瓣；精车、精滚齿步骤；其中，在粗铣齿步骤和半精铣齿步骤中，使用跳段铣齿法加工齿部。能够有效消除齿轮的内应力及加工应力，避免齿轮在制造过程中发生变形，节省了半精加工后进行加热矫正的工作量，提高了生产效率，保证了产品的质量稳定性。

Description

非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法
技术领域
本发明涉及薄壁齿轮制造技术领域，具体涉及一种非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法。
背景技术
随着齿轮传动在机械领域的应用愈加广泛，开式大齿轮的需求越来越多。φ5m以上直径的分瓣大型齿轮多为双腹板对称结构，其加工方法也基本相同：大齿轮先加工进行粗加工，然后进行调质处理，再进行半精加工并粗铣齿，然后进行精加工并精滚齿。
圆筒混合机大齿轮由于结构紧凑型要求，为大模数(Mn＝40)非对称单辐板结构，轮缘壁厚较薄，腹板两侧结构不对称，结构稳定性差，制造过程中极易出现变形，因此双腹板对称结构的分瓣开式大齿轮制造方法已经不适应于单腹板非对称结构薄壁分瓣大齿轮的制造，因此有必要开发一种全新的单腹板非对称薄壁分瓣大齿轮制造方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法，以解决非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮精加工过程出现变形的技术问题。
本发明的技术方案是：
一种非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法，包括以下步骤：
粗车、粗铣齿步骤，在每瓣铸造齿轮瓣上焊接工艺拉筋后，把合至少两瓣铸造齿轮瓣成齿轮，粗车、粗铣齿所述齿轮；
调质步骤，调质前拆开所述齿轮为齿轮瓣，调质处理后去除每瓣铸造齿轮上的工艺拉筋；加工铸造齿轮瓣的结合面，加工结合面时，结合面见光加工即可，留最大余量，保证齿轮瓣重新把合成齿轮后，结合面处齿槽大小与其余部分齿槽大小基本一致，结合面加工完毕后，把合至少两瓣铸造齿轮瓣成齿轮；
半精车、半精铣齿步骤；
人工时效处理步骤；人工时效处理前拆开所述齿轮为齿轮瓣，人工时效处理后，精铣结合面，见光即可，去除最小余量，精加工结合面联接孔，把合至少两瓣铸造齿轮瓣成齿轮；
精车、精滚齿步骤；
其中，在粗铣齿步骤和半精铣齿步骤中，使用跳段铣齿法加工齿部。
优选的，粗铣齿深度为齿深的1/2～3/5。
优选的，使用盘铣刀单分齿加工齿部。
优选的，跳段铣齿法为：对齿牙进行分组，先加工奇数组齿牙，再加工偶数组齿牙。
进一步优选的，所述齿轮分为10～15组齿牙。
本发明的有益效果是：
1.大齿轮为圆筒混合机的核心零件，具有结构复杂、制造难度大、制造周期长等特点，该大模数单腹板薄壁分瓣开式大齿轮的制造方法应用于混合机大齿轮的制造过程中，能够有效消除齿轮的内应力及加工应力，避免齿轮在制造过程中发生变形，节省了半精加工后进行加热矫正的工作量，提高了生产效率，保证了产品的质量稳定性。该项技术为加工大模数单腹板薄壁分瓣开式大齿轮奠定了坚实的基础，具有广泛的应用及推广价值。
附图说明
图1为一种非对称单腹板薄壁分瓣大齿轮的二视图。
附图标记说明，1-腹板；2-加强筋；3-齿部；4-结合面；5-轮缘。
具体实施方式
下面结合附图，以实施例的形式说明本发明，以辅助本技术领域的技术人员理解和实现本发明。除另有说明外，不应脱离本技术领域的技术知识背景理解以下的实施例及其中的技术术语。
以φ4×20m圆筒混合机大齿轮(如图1所示)为例对本发明制造方法进行具体说明。大齿轮由两件半齿轮组成，模数40、齿数130、压力角20°，齿顶圆直径φ5280mm，齿幅宽度为500mm，腹板厚度为75mm，腹板一侧有加强筋，另一侧没有加强筋，精度等级8HK(GB10095-88)，齿面粗糙度Ra6.3。
其制造工艺如下：
1、毛坯铸造后，焊接工艺拉筋，增强工件整体刚性，减少工件后续大面积去除余量时工件变形。以内轮缘及结合面为中心划线，确定各部余量，根据划线情况，粗铣结合面并加工联接孔。再将两半齿轮把合成整圆进行粗车。
2、粗车后进行粗铣齿，粗铣齿深度为齿深的1/2，通过粗铣齿释放工件内应力。粗铣齿时采用盘铣刀单分齿加工齿部，加工时，采用分段铣齿的方式进行加工，即每加工10个齿后，间隔10个齿，再加工10个齿，待间隔加工完一周后，再继续加工剩余的各齿，避免切削应力集中。
3、粗铣齿后将两半齿轮拆开，然后进行调质处理，调质后割掉工艺拉筋，去除工艺拉筋前后对半齿轮的开档尺寸分别进行检测，尺寸变化不大于2mm，确认内应力已基本消除。如果变形量大于2mm，后续加工余量就不够了，需要热矫正回来。
4、重新以内轮缘及结合面为中心划线，确定各部余量，根据划线情况，半精铣结合面，见光即可，去除最小余量，保证后续半精铣齿时两侧齿面吃刀均匀。半精加工结合面联接孔后，再将两半齿轮把合成整圆进行半精车。
5、半精车后进行半精铣齿，进一步释放齿部内应力，半精铣齿的加工方法与粗铣齿相同，采用盘铣刀分段铣齿法进行加工。
6、半精铣齿后将两半齿轮拆开，然后进行人工时效处理，消除半精加工阶段产生的加工应力及内应力。
7、人工时效后，精铣结合面，见光即可，去除最小余量，保证后续精滚齿时两侧齿面吃刀均匀。精加工结合面联接孔后，再将两半齿轮把合成整圆进行精车。
8、精车后进行精滚齿工序，精滚齿过程采用先用盘铣刀单分齿加工，去除大部分余量后，再用滚刀分两次滚成。
通过本发明的制造方法的应用，该大齿轮的制造精度满足了8HK(GB10095-88)精度的要求，避免了大齿轮的返修，缩短了大齿轮的制造周期，降低了制造成本。
上面结合附图和实施例对本发明作了详细的说明。应当明白，实践中无法穷尽地说明所有可能的实施方式，在此通过举例说明的方式尽可能的阐述本发明得发明构思。在不脱离本发明的发明构思、且未付出创造性劳动的前提下，本技术领域的技术人员对上述实施例中的技术特征进行取舍组合、具体参数进行试验变更，或者利用本技术领域的现有技术对本发明已公开的技术手段进行常规替换形成的具体的实施例，均应属于为本发明隐含公开的内容。

Claims (5)

1.一种非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
粗车、粗铣齿步骤，在每瓣铸造齿轮瓣上焊接工艺拉筋后，把合至少两瓣铸造齿轮瓣成齿轮，粗车、粗铣齿所述齿轮；
调质步骤，调质前拆开所述齿轮为齿轮瓣，调质处理后去除每瓣铸造齿轮上的工艺拉筋，加工铸造齿轮瓣的结合面，加工结合面时，结合面见光加工即可，留最大余量，保证齿轮瓣重新把合成齿轮后，结合面处齿槽大小与其余部分齿槽大小基本一致，结合面加工完毕后，把合至少两瓣铸造齿轮瓣成齿轮；
半精车、半精铣齿步骤；
人工时效处理步骤；人工时效处理前拆开所述齿轮为齿轮瓣，人工时效处理后，精铣结合面，见光即可，去除最小余量，精加工结合面联接孔，把合至少两瓣铸造齿轮瓣成齿轮；
精车、精滚齿步骤；
其中，在粗铣齿步骤和半精铣齿步骤中，使用跳段铣齿法加工齿部。
2.如权利要求1所述的非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法，其特征在于，粗铣齿深度为齿深的1/2～3/5。
3.如权利要求1所述的非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法，其特征在于，使用盘铣刀单分齿加工齿部。
4.如权利要求1所述的非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法，其特征在于，跳段铣齿法为：对齿牙进行分组，先加工奇数组齿牙，再加工偶数组齿牙。
5.如权利要求4所述的非对称大模数单腹板薄壁分瓣大齿轮的制造方法，其特征在于，所述齿轮分为10～15组齿牙。
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