CN114749879A - 一种掘进机主轴承齿圈的加工方法及所得齿圈 - Google Patents

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许正根
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Abstract

本发明提供了一种掘进机主轴承齿圈的加工方法，包括以下步骤：S1：对齿圈中的齿依次进行粗铣齿和半精铣齿；S2：将齿圈进行整体回火；然后以节圆跳动最大处作为对刀点对齿进行精铣齿；S3：将齿圈中的齿分为N组，且每组内的齿与齿之间至少间隔一个齿；依次对N组齿进行淬火；S4：以最大节圆跳动处作为对刀点对齿进行硬铣齿，得到一种掘进机主轴承齿圈。应用本发明中的加工方法得到的齿圈具有裂缝少，良品率高的特点。

Description

一种掘进机主轴承齿圈的加工方法及所得齿圈
技术领域
本发明涉及轴承加工技术领域，具体涉及一种掘进机主轴承齿圈的加工方法及所得齿圈。
背景技术
齿圈作为掘进机主轴承关键的动力传递零件，决定着轴承的使用寿命和性能参数。在掘进机主驱动中，减速机需把电动机或液压马达的动力传递给小齿轮，小齿轮与轴承齿圈啮合进而使刀盘与轴承齿圈一起转动工作；掘进机主轴承齿圈的轮齿加工常对齿圈的外形轮廓进行机加，再对齿圈进行粗铣齿，然后对轮齿进行淬火来提高轮齿的耐冲击性和耐磨性，最后对淬火后的齿进行硬铣齿。但由于淬火过程中由于冷热效应会导致轮齿发生收缩且收缩量无法控制，从而导致淬火后的齿公法线留量不足，因此采用现有技术生产得到的齿圈常常存在质量问题，如何解决淬火过程中的收缩问题成为提高齿圈质量的关键因素。
综上所述，急需一种掘进机主轴承齿圈的加工方法及所得齿圈以解决现有技术中存在的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种掘进机主轴承齿圈的加工方法及所得齿圈，具体技术方案如下：
一种掘进机主轴承齿圈的加工方法，包括以下步骤：
S1：对齿圈中的齿依次进行粗铣齿和半精铣齿；
S2：将齿圈进行整体回火；然后以节圆跳动最大处作为对刀点对齿进行精铣齿；
S3：将齿圈中的齿分为N组，且每组内的齿与齿之间至少间隔一个齿；依次对N组齿进行淬火；
S4：以最大节圆跳动处作为对刀点对齿进行硬铣齿，得到一种掘进机主轴承齿圈。
优选的，所述步骤S3还包括回火步骤；所述回火步骤中各齿的回火设置在相应齿淬火完成后2-4h内；所述回火温度为160-180℃，回火时间为4h±10min。
优选的，所述步骤S2与S3之间还包括齿根加工；所述齿根加工为使用具有齿根铣刀的定制刀盘将齿根铣齿到成品尺寸。
优选的，所述步骤S1、步骤S2和步骤S4中还包括校正步骤；所述校正步骤包括找平齿圈的端面使其跳动量≤0.02mm，以及找正齿圈的内径使其跳动量≤0.05mm。
优选的，所述步骤S1以及S2中的粗铣齿、半精铣齿以及精铣齿的刀盘转速均为140-180m/min，齿向进给均为350-450mm/min；所述硬铣齿的刀盘转速60-100m/min，齿向进给180-220mm/min。
优选的，所述粗铣齿、半精铣齿、精铣齿以及硬铣齿的齿公法线留量分别为5-5.5mm、3-3.5mm、1.5-2mm以及0mm。
优选的，所述加工方法使用如下加工工装，所述加工工装包括底座以及多个相同的滑块组件；
所述底座上设置有用于容纳铣齿机转盘的凹腔；所述底座的凹腔底部沿圆周方向设置有多个直径不同的圆弧槽，多个所述圆弧槽与底座同中心轴线设置，多个所述圆弧槽用于不同型号铣齿机转盘的装夹；所述底座的侧壁上设置有多个径向贯穿侧壁的滑槽；多个滑块组件分别设置在多个滑槽上；
所述滑块组件包括支架、顶紧件以及滑块；所述滑块设置在所述滑槽上；所述支架设置在所述滑块上；所述支架上设置有顶紧件，所述顶紧件用于装夹齿圈。
优选的，所述顶紧件包括顶紧杆以及设置在顶紧杆上的顶紧部；所述顶紧杆设置有外螺纹；所述支架上设置有具有内螺纹的通孔；所述外螺纹与内螺纹相配合；所述顶紧杆通过外螺纹与内螺纹的配合实现顶紧件在支架上的固定以及齿圈的装夹；所述顶紧部为橡胶材质。
一种齿圈，使用上述加工方法制得。
应用本发明的技术方案，具有以下有益效果：
(1)本发明提供的一种掘进机主轴承齿圈的加工方法，解决了现有加工工艺中淬火中齿圈收缩量无法控制的问题，其机理在于，对齿圈中的齿分为N组依次进行淬火，由于每组内的齿与齿之间至少间隔一个齿，淬火齿相邻的齿未淬火，被淬火的齿的收缩量得到减小，从而通过间隔淬火的方式控制整个齿圈中齿的收缩量，从而能够避免后续硬铣齿步骤的齿公法线留量不足，提高齿圈的良品率。
(2)本发明提供的一种掘进机主轴承齿圈的加工方法，还在步骤S3的第一次淬火之前设置了齿根加工，保证了齿圈齿根表面淬火后形成的压应力，提高了齿圈齿的疲劳寿命，其机理在于，齿淬火前利用定制刀盘先将齿根铣齿到成品尺寸，齿淬火完将刀盘上齿根铣刀拆除，再硬铣两侧齿面，保证了齿圈齿根表面淬火后形成的压应力，提高了齿圈齿的疲劳寿命；另外淬火后不用再硬铣齿圈的齿根部分，提高了齿的加工效率。
除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本发明还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本发明作进一步详细的说明。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1是本发明优选实施例1的加工方法所使用的加工工装的结构示意图；
图2是图1的加工工装另一角度的结构示意图；
图3是图1的加工工装的局部放大图；
其中，1-底座，1.1-滑槽，1.2-圆弧槽，2-滑块组件，2.1-支架，2.2-顶紧件，2.3-滑块，3-齿圈。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的实施例进行详细说明，但是本发明可以根据权利要求限定和覆盖的多种不同方式实施。
实施例1：
参见图1，一种掘进机主轴承齿圈的加工方法，包括以下步骤：
S1：对铣齿加工工装的装夹面进行清理，装夹齿圈(参见图1-3)，括找平齿圈的端面使其跳动量≤0.02mm，以及找正齿圈的内径使其跳动量≤0.05mm，对齿圈中的齿依次进行粗铣齿和半精铣齿，所述粗铣齿和半精铣齿过程中刀盘转速均为160m/min，齿向进给均为400mm/min，齿公法线留量分别为5mm以及3mm；
S2：取出齿圈，将齿圈进行整体回火(回火温度为160-180℃，回火时间4h±10min；本实施例中回火温度为170℃，回火时间4h)；装夹齿圈，括找平齿圈的端面使其跳动量≤0.02mm，以及找正齿圈的内径使其跳动量≤0.05mm，然后以节圆跳动最大处作为对刀点对齿进行精铣齿，所述精铣齿过程中刀盘转速为160m/min，齿向进给均为400mm/mi，齿公法线留量为1.5mm；
S3：使用具有齿根铣刀的定制刀盘将齿根铣齿到成品尺寸，取出齿圈，将齿圈中的齿分为2组，且每组内的齿与齿之间间隔一个齿；依次对2组齿进行淬火；在齿淬火完成2-4h内对齿进行回火；所述回火温度为170℃，回火时间为4h；
S4：装夹齿圈，括找平齿圈的端面使其跳动量≤0.02mm，以及找正齿圈的内径使其跳动量≤0.05mm，以最大节圆跳动处作为对刀点进行硬铣齿，所述硬铣齿过程中刀盘转速80m/min，齿向进给200mm/min，齿公法线留量为0mm得到一种掘进机主轴承齿圈。
在本实施例中，所述加工方法使用如下加工工装，参见图1-3，所述加工工装包括底座1以及多个相同的滑块组件2；
所述底座1上设置有用于容纳铣齿机转盘的凹腔；所述底座1的凹腔底部沿圆周方向设置有多个直径不同的圆弧槽1.2，多个所述圆弧槽1.2与底座1同中心轴线设置，多个所述圆弧槽1.2用于不同型号铣齿机转盘的装夹；所述底座1的侧壁上设置有多个径向贯穿侧壁的滑槽1.1；多个滑块组件2分别设置在多个滑槽1.1上；
所述滑块组件2包括支架2.1、顶紧件2.2以及滑块2.3；所述滑块2.3设置在所述滑槽1.1上(本实施例中通过螺栓结构设置)；所述支架2.1设置在所述滑块2.3上；所述支架2.1上设置有顶紧件2.2，所述顶紧件2.2用于装夹齿圈3；所述顶紧件2.2包括顶紧杆以及设置在顶紧杆上的顶紧部；所述顶紧杆设置有外螺纹；所述顶紧杆远离顶紧部的一端设置内六角沉槽便于顶紧杆的拆装和顶紧；所述支架2.1上设置有具有内螺纹的通孔；所述外螺纹与内螺纹相配合；所述顶紧杆通过外螺纹与内螺纹的配合实现顶紧件2.2在支架2.1上的固定以及齿圈3的装夹；所述顶紧部为橡胶材质。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种掘进机主轴承齿圈的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1：对齿圈中的齿依次进行粗铣齿和半精铣齿；
S2：将齿圈进行整体回火；然后以节圆跳动最大处作为对刀点对齿进行精铣齿；
S3：将齿圈中的齿分为N组，且每组内的齿与齿之间至少间隔一个齿；依次对N组齿进行淬火；
S4：以最大节圆跳动处作为对刀点对齿进行硬铣齿，得到一种掘进机主轴承齿圈。
2.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述步骤S3还包括回火步骤；所述回火步骤中各齿的回火设置在相应齿淬火完成后2-4h内；所述回火温度为160-180℃，回火时间为4h±10min。
3.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述步骤S2与S3之间还包括齿根加工；所述齿根加工为使用具有齿根铣刀的定制刀盘将齿根铣齿到成品尺寸。
4.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述步骤S1、步骤S2和步骤S4中还包括校正步骤；所述校正步骤包括找平齿圈的端面使其跳动量≤0.02mm，以及找正齿圈的内径使其跳动量≤0.05mm。
5.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述步骤S1以及S2中的粗铣齿、半精铣齿以及精铣齿的刀盘转速均为140-180m/min，齿向进给均为350-450mm/min；所述硬铣齿的刀盘转速60-100m/min，齿向进给180-220mm/min。
6.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述粗铣齿、半精铣齿、精铣齿以及硬铣齿的齿公法线留量分别为5-5.5mm、3-3.5mm、1.5-2mm以及0mm。
7.根据权利要求1所述的加工方法，其特征在于，所述加工方法使用如下加工工装，所述加工工装包括底座(1)以及多个相同的滑块组件(2)；
所述底座(1)上设置有用于容纳铣齿机转盘的凹腔；所述底座(1)的凹腔底部沿圆周方向设置有多个直径不同的圆弧槽(1.2)，多个所述圆弧槽(1.2)与底座(1)同中心轴线设置，多个所述圆弧槽(1.2)用于不同型号铣齿机转盘的装夹；所述底座(1)的侧壁上设置有多个径向贯穿侧壁的滑槽(1.1)；多个滑块组件(2)分别设置在多个滑槽(1.1)上；
所述滑块组件(2)包括支架(2.1)、顶紧件(2.2)以及滑块(2.3)；所述滑块(2.3)设置在所述滑槽(1.1)上；所述支架(2.1)设置在所述滑块(2.3)上；所述支架(2.1)上设置有顶紧件(2.2)，所述顶紧件(2.2)用于装夹齿圈(3)。
8.根据权利要求7所述的加工方法，其特征在于，所述顶紧件(2.2)包括顶紧杆以及设置在顶紧杆上的顶紧部；所述顶紧杆设置有外螺纹；所述支架(2.1)上设置有具有内螺纹的通孔；所述外螺纹与内螺纹相配合；所述顶紧杆通过外螺纹与内螺纹的配合实现顶紧件(2.2)在支架(2.1)上的固定以及齿圈(3)的装夹；所述顶紧部为橡胶材质。
9.一种齿圈，其特征在于，使用如权利要求1-8任意一项所述的加工方法制得。
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