CN116493888A - 一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺及大齿圈 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及齿圈技术领域，该高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺及大齿圈包括若干分体式齿段单体，任意两个相邻的齿段单体可拆卸式装配，每个齿段单体均采用锻焊结构，且齿段单体上的齿的材质为渗碳钢，采用锻焊工艺，相对于现有的铸件避免了铸造工艺产生的裂纹、砂眼、疏松、夹渣、气泡等铸造缺陷问题，齿环采用渗碳淬火的热处理工艺的渗碳钢，强度、硬度和耐磨性较好，大齿圈整体承载能力较强，同时采用的多段式结构可以使得大齿圈的加工精度更高，互换性较好，运输较为方便，节约运输成本。
Description
技术领域
本发明涉及齿圈技术领域，特别是涉及一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺及大齿圈。
背景技术
传统的大齿圈一般采用中碳合金铸钢材料，多采用两段或四段式结构，各齿段之间通过连接螺栓和定位螺栓连接固定，组合成整体的大齿圈，现有技术中授权公开号为（CN103817501B）的中国发明专利公开了超大精密齿圈的加工方法、所制齿圈及齿圈的装配方法，其存在以下技术缺陷需要进一步优化：
大齿圈铸造工艺过程中会产生裂纹、砂眼、疏松、夹渣、气泡等铸造缺陷，齿环材料强度、硬度和耐磨性不够强，导致整个大齿圈的承载能力不够大，齿段的数量较少，精度较低，齿轮之间的互换性较差，齿环较大，运输较为不便，运输成本高。
因此，针对现有技术不足，提供一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺及大齿圈以解决现有技术不足甚为必要。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术的不足之处而提供一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺及大齿圈，该高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺及大齿圈采用锻焊结构，相对于现有的铸件避免了铸造工艺产生的裂纹、砂眼、疏松、夹渣、气泡等铸造缺陷问题，齿环采用渗碳淬火的热处理工艺的渗碳钢，强度、硬度和耐磨性较好，大齿圈整体承载能力较强，同时采用的多段式结构可以使得大齿圈的加工精度更高，互换性较好，运输较为方便，节约运输成本。
本发明的上述目的通过如下技术手段实现。
提供一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺，大齿圈的制备步骤如下：
S1、粗加工，将钢材原料加工成多个齿段单体，且各齿段单体间具有互换性，可组合成一个整体直径不小于12m的大齿圈；
S2、滚齿，通过连接件将各齿段单体组合成齿圈毛坯在滚齿设备上进行滚齿；
S3、齿部热处理，将齿圈毛坯上的齿部置于渗碳介质中进行渗碳淬火处理；
S4、精加工，使用精加工设备对各齿段单体的把合面、里孔和止口等部位进行精加工处理；
S5、磨齿，打磨齿部表面残渣、药皮。
具体而言的，步骤S1中的粗加工工艺具体如下：
S11、通过高精度设备对钢材原料进行小公差带加工，加工成齿段单体；
S12、齿段单体在镗铣设备加工把合面和把合孔；
S13、将各齿段单体首次组装成齿圈毛坯；
S14、加工齿圈毛坯的外圆、里孔和端面。
优选的，步骤S3中齿部热处理是先将齿圈毛坯的齿部置于渗碳介质中，加热至900-920℃保温2h，渗碳后冷却至室温，再加热到840-850℃，保温1.5h，油淬，180℃空冷8-10小时低温回火处理，得到渗碳钢材质的齿部。
具体而言的，步骤S4中的精加工的工艺如下：
S41、精加工齿段单体的把合面；
S42、将各精工齿段单体二次组装成精工齿圈；
S43、对精工齿圈的里孔和止口进行精加工处理；
S44、再对精工齿圈做划线和钻孔处理。
进一步的，齿部经热处理后其外表硬度达到HRC58-62,芯部硬度达到HRC30-42。
进一步的，齿段单体的个数为6-10段。
优选的，大齿圈包括若干分体式齿段单体，任意两个相邻的齿段单体可拆卸式装配，每个齿段单体均采用锻焊结构，且齿段单体上的齿环的材质为渗碳钢。
进一步的，齿段单体包括腹板本体，腹板本体的外环一体成型齿环，腹板本体的两端的两侧均安装有用于齿段单体固定连接的接合板，接合板的侧面和腹板本体两端的端面形成把合面，相邻两个齿段单体通过把合面上设置的把合孔与螺栓配合进行定位装配。
具体而言的，腹板本体上在二等分或多等分点处安装有筋板，且任意一筋板的中线L均经过大齿圈的圆心O点。
优选的，腹板本体的内环处安装卡环，卡环与腹板本体的连接处设有用于定位大齿圈安装位置的止口。
本发明通过采用锻焊结构，相对于现有的铸件避免了铸造工艺产生的裂纹、砂眼、疏松、夹渣、气泡等铸造缺陷问题，齿环采用渗碳淬火的热处理工艺的渗碳钢，强度、硬度和耐磨性较好，大齿圈整体承载能力较强，同时采用的多段式结构可以使得大齿圈的加工精度更高，互换性较好，运输较为方便，节约运输成本。
附图说明
利用附图对本发明作进一步的说明，但附图中的内容不构成对本发明的任何限制。
图1是本发明一种高精度多段面硬齿大齿圈的制备流程图。
图2是本发明一种高精度多段面硬齿大齿圈加工工艺中粗加工的工艺流程图。
图3是本发明一种高精度多段面硬齿大齿圈加工工艺中精加工的工艺流程图。
图4是本发明一种高精度多段面硬齿大齿圈的整体大齿圈结构示意图。
图5是本发明一种高精度多段面硬齿大齿圈的齿段单体的主视结构示意图。
图6是本发明一种高精度多段面硬齿大齿圈的齿段单体的剖面示意图。
从图1至图6中，包括：
1.大齿圈
2.齿段单体
3.齿环；
4.腹板本体；
5.把合面
6.接合板；
7.筋板；
8.卡环；
9.止口。
具体实施方式
结合以下实施例对本发明作进一步描述。
实施例1
如图1-6所示，一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺及大齿圈，大齿圈1的制备步骤如下：
S1、粗加工，将钢材原料加工成多个齿段单体2，且各齿段单体2间具有互换性，可组合成一个整体直径不小于12m的大齿圈1。
步骤S1中的粗加工工艺具体如下：
S11、通过高精度设备对钢材原料进行小公差带加工，加工成齿段单体2。
S12、齿段单体2在镗铣设备加工把合面5和把合孔。
S13、将各齿段单体2首次组装成齿圈毛坯。
S14、加工齿圈毛坯的外圆、里孔和端面。
S2、滚齿，通过连接件将各齿段单体2组合成齿圈毛坯在滚齿设备上进行滚齿。
S3、齿部热处理，将齿圈毛坯上的齿部置于渗碳介质中进行渗碳淬火处理。
步骤S3中齿部热处理是先将齿圈毛坯的齿部置于渗碳介质中，加热至900-920℃保温2h，渗碳后冷却至室温，再加热到840-850℃，保温1.5h，油淬，180℃空冷8-10小时低温回火处理，得到渗碳钢材质的齿部。
S4、精加工，使用精加工设备对各齿段单体2的把合面5、里孔和止口9等部位进行精加工处理。
步骤S4中的精加工的工艺如下：
S41、精加工齿段单体2的把合面5。
S42、将各精工齿段单体2二次组装成精工齿圈。
S43、对精工齿圈的里孔和止口9进行精加工处理。
S44、再对精工齿圈做划线和钻孔处理。
S5、磨齿，打磨齿部表面残渣、药皮。
磨齿可以进一步提高齿轮的承载能力，降低噪音，使大齿圈1获得更高的精度。
齿环3部分采用材料为17Cr2Ni2Mo的优质渗碳钢，采用锻造工艺通过渗碳淬火热处理工艺，提高了齿面的硬度及耐磨性。
齿部经热处理后其外表硬度达到HRC58-62,芯部硬度达到HRC30-42。
齿段单体2的个数为6-10段。
采取分段式结构一般可分6-10段，每个齿段单体2可在现有的高精度设备上进行小公差带的独立加工，使各齿段单体2之间具有完全的互换性，通过双头螺柱、螺母、垫圈及销轴定位连接固定。
大齿圈1包括若干分体式齿段单体2，任意两个相邻的齿段单体2可拆卸式装配，每个齿段单体2均采用锻焊结构，且齿段单体2上的齿环3的材质为渗碳钢。
腹板本体4、卡环8、筋板7及结合板采用材料为16Mn的合金钢，此材料综合力学性能、焊接性、冷、热加工性能均较好，能更好的跟齿环3进行组合焊接。
由于齿环3采用的材料是渗碳钢，其采用渗碳淬火的热处理工艺，硬度可达到HRC58-62,芯部硬度达到HRC30-42，故此材料的应用提高了齿部的强度、硬度及耐磨性，获得了良好的力学性能，从而使整个大齿圈1有很好的承载能力。
齿段单体2包括腹板本体4，腹板本体4的外环一体成型齿环3，腹板本体4的两端的两侧均安装有用于齿段单体2固定连接的接合板6，接合板6的侧面和腹板本体4两端的端面形成把合面5，相邻两个齿段单体3通过把合面5上设置的把合孔与螺栓配合进行定位装配。
腹板本体4的两端安装的接合板6位于腹板本体4的两端的两侧，把合面的示意图如图6中所示，由腹板本体4的端面和两侧的接合板6的侧面共同组成，整个齿段单体2的端面包括腹板本体4上方的齿环3与下方的止口9和卡环8。
腹板本体4上在二等分或多等分点处安装有筋板7，且任意一筋板7的中线L均经过大齿圈1的圆心O点。
腹板本体4的内环处安装卡环8，卡环8与腹板本体4的连接处设有用于定位大齿圈1安装位置的止口9。
本发明通过采用锻焊结构，相对于现有的铸件避免了铸造工艺产生的裂纹、砂眼、疏松、夹渣、气泡等铸造缺陷问题，齿环3采用渗碳淬火的热处理工艺的渗碳钢，强度、硬度和耐磨性较好，大齿圈1整体承载能力较强，同时采用的多段式结构可以使得大齿圈1的加工精度更高，互换性较好，运输较为方便，节约运输成本。
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明保护范围的限制，尽管参照较佳实施例对本发明作了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的实质和范围。
Claims (10)
1.一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺，其特征在于，大齿圈的制备步骤如下：
S1、粗加工，将钢材原料加工成多个齿段单体，且各齿段单体间具有互换性，可组合成一个整体直径不小于12m的大齿圈；
S2、滚齿，通过连接件将各齿段单体组合成齿圈毛坯在滚齿设备上进行滚齿；
S3、齿部热处理，将齿圈毛坯上的齿部置于渗碳介质中进行渗碳淬火处理；
S4、精加工，使用精加工设备对各齿段单体的把合面、里孔和止口进行精加工处理；
S5、磨齿，打磨齿部表面残渣、药皮。
2.根据权利要求1所述的一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺，其特征在于：步骤S1中的粗加工工艺具体如下：
S11、通过高精度设备对钢材原料进行小公差带加工，加工成齿段单体；
S12、齿段单体在镗铣设备加工把合面和把合孔；
S13、将各齿段单体首次组装成齿圈毛坯；
S14、加工齿圈毛坯的外圆、里孔和端面。
3.根据权利要求1所述的一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺，其特征在于：步骤S3中齿部热处理是先将齿圈毛坯的齿部置于渗碳介质中，加热至900-920℃保温2h，渗碳后冷却至室温，再加热到840-850℃，保温1.5h，油淬，180℃空冷8-10小时低温回火处理，得到渗碳钢材质的齿部。
4.根据权利要求1所述的一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺，其特征在于，步骤S4中的精加工的工艺如下：
S41、精加工齿段单体的把合面；
S42、将各精工齿段单体二次组装成精工齿圈；
S43、对精工齿圈的里孔和止口进行精加工处理；
S44、再对精工齿圈做划线和钻孔处理。
5.根据权利要求3所述的一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺，其特征在于：所述齿段单体的齿部经热处理后其外表硬度达到HRC58-62,芯部硬度达到HRC30-42。
6.根据权利要求1所述的一种高精度多段面硬齿大齿圈的加工工艺，其特征在于：所述齿段单体的个数为6-10段。
7.一种高精度多段面硬齿大齿圈，其特征在于：大齿圈包括若干分体式齿段单体，任意两个相邻的所述齿段单体可拆卸式装配，每个齿段单体均采用锻焊结构，且齿段单体上的齿环的材质为渗碳钢。
8.根据权利要求7所述的一种高精度多段面硬齿大齿圈，其特征在于：所述齿段单体包括腹板本体，所述腹板本体的外环一体成型齿环，所述腹板本体的两端的两侧均安装有用于所述齿段单体固定连接的接合板，所述接合板的侧面和所述腹板本体两端的端面形成把合面，相邻两个齿段单体通过所述把合面上设置的把合孔与螺栓配合进行定位装配。
9.根据权利要求8所述的一种高精度多段面硬齿大齿圈，其特征在于：所述腹板本体上在二等分或多等分点处安装有筋板，且任意一所述筋板的中线L均经过大齿圈的圆心O点。
10.根据权利要求9所述的一种高精度多段面硬齿大齿圈，其特征在于：所述腹板本体的内环处安装卡环，所述卡环与所述腹板本体的连接处设有用于定位大齿圈安装位置的止口。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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