CN116929255B - 一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法 - Google Patents

一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，实验室得到相同表面硬度要求的产品覆盖率系数，相同表面硬度要求的产品抛丸时间只需要根据专用产品试片固定工装测算出该产品对应的A型弧高值试片饱和时间；再根据产品抛丸时间计算公式，可快速计算出产品所需抛丸时间，可满足齿轮结构、加工位置和加工参数变动后的抛丸时间计算，该工艺方法操作简单，可在现场进行测量，效率高，且成本低。

Description

一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法
技术领域
本发明涉及齿轮加工技术领域，具体为一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法。
背景技术
齿轮加工时需要进行抛丸强化，以提高齿轮使用寿命，且可以在齿轮表面产生压应力，破坏工件内部本身存在的拉应力，改善齿轮齿根的抗弯曲疲劳性能。在对不同的齿轮进行抛丸时，需要通过检测产品表面覆盖率，来确定产品需要的抛丸时间参数，但是由于产品抛丸强化部位结构复杂，表面光洁度差，直接使用10倍的放大镜现场检验观察准确度低，对检测人员素质要求高，人为因素影响大，无法精确判定100％覆盖率时间，因此只能制作产品覆盖率试片在实验室中检测；根据JB/T10174-2008中零件表面的覆盖率测量：零件表面的覆盖率测量可用10倍的放大镜检验。对已知喷丸循环中得到的覆盖率存在疑问时，应抛光一块与零件材料和硬度相同的试样(102mmX102mm)与零件放在同一条件下喷丸。然后，将试片放在金相显微镜下检查受喷表面，并把影像放50倍影到一块毛玻璃上，使用面积仪测出几个观察部位所有受喷区域的总面积，并取其平均值。直接使用10倍的放大镜检验产品覆盖率，准确率低；使用试样检测产品表面覆盖率，效率低、历时长、成本高，且只能在实验室中进行，导致齿轮结构、位置或工艺参数变动后，无法在加工现场直接测量得出。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种在实验室得到相同表面硬度要求的产品覆盖率系数，再到现场利用A型弧高值试片进行测量，利用公式换算就可得到产品抛丸时间，以解决上述背景技术中提出的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，包括以下步骤：
步骤一：根据齿轮抛丸的弧高值范围选择相应的弧高值试片，齿轮弧高值常用范围为0.3～0.5mm，弧高值检测应选择A型弧高值试片；
步骤二：根据产品结构、抛丸位置要求和行业标准中规定的要求，测量不同时间A型弧高值试片的弧高值，得到A型弧高值试片饱和时间为T饱1，绘制出饱和曲线；
步骤三：在实验室中，根据行业标准设计代替产品的覆盖率试片，覆盖率试片抛丸工艺参数设置与弧高值试片抛丸参数一致，首次测量表面覆盖率时间定为A型弧高值试片饱和时间，再根据齿轮表面硬度确定下一步测算时间，从而得到覆盖率试片100％覆盖率抛丸时间T覆；
步骤四：产品覆盖率系数：
K＝T覆/T饱1
说明：T覆为覆盖率试片100％覆盖率抛丸时间，T饱1为A型弧高值试片饱和时间；
步骤五：在加工现场，根据产品结构、抛丸位置和工艺参数的要求，利用A型弧高值试片重新测量出A型弧高值试片饱和时间T饱2；
步骤六：根据公式计算得出产品抛丸时间：
T＝F×K×T饱2
说明：F为产品要求百分之几百覆盖率，K为产品覆盖率系数，T饱2为A型弧高值试片饱和时间。
作为本发明进一步方案：所述A型弧高值试片进行测量时，需要根据产品结构、抛丸位置要求和行业标准中试片固定夹具尺寸要求，设计专用试片固定夹具，确保试片表面位置与产品要求抛丸位置一致。
作为本发明进一步方案：将A型弧高值试片放入试片固定夹具中，通过螺栓固定A型弧高值试片，A型弧高值试片装夹完成后再把试片固定夹具放置在抛丸夹具上，设置抛丸设备工艺参数和抛丸时间，对弧高值试片进行抛丸。
作为本发明进一步方案：当抛丸夹具以工件中心自转时，只需任选一面进行装夹A型弧高值试片即可；当抛丸夹具不是以工件中心进行自转，为测试产品抛丸强度均匀性，则需要四面进行装夹A型弧高值试片。
作为本发明进一步方案：所述步骤三中，当齿轮表面硬度大于A型弧高值试片表面硬度，则以A型弧高值试片饱和时间为起点，逐渐增加抛丸时间，测算出覆盖率试片表面覆盖率≥98％时，需要抛丸的时间；当齿轮表面硬度小于A型弧高值试片表面硬度，则以A型弧高值试片饱和时间为起点，逐渐减少抛丸时间，当覆盖率试片表面覆盖率≥98％，最少抛丸时间。
作为本发明进一步方案：所述步骤三覆盖率试片应采用与产品材料和热处理工艺一致的工艺方法，对覆盖率试片进行工艺加工，使覆盖率试片表面硬度与齿轮表面硬度一致。
作为本发明进一步方案：所述覆盖率试片的表面粗糙度为Ra0.8，以便于确认试片表面覆盖率。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：相同表面硬度要求的产品抛丸时间只需要根据专用产品试片固定工装测算出该产品对应的A型弧高值试片饱和时间；再根据产品抛丸时间计算公式，可快速计算出产品所需抛丸时间，可满足齿轮结构、加工位置和加工参数变动后的抛丸时间计算，该工艺方法操作简单，可在现场进行测量，效率高，且成本低。
附图说明
图1为本发明的产品抛丸位置示意图；
图2为本发明的产品试片固定夹具结构示意图；
图3为本发明的A型弧高值试片的弧高值饱和曲线示意图；
图4为本发明的抛丸试样不同表面覆盖率形貌。
具体实施方式
为了使本发明的实现技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。
一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，首先根据齿轮抛/喷丸推荐弧高值范围选择弧高值试片型号，一般齿轮弧高值推荐范围为0.3～0.5mm，根据JB/T10174-2008中弧高值试片适应范围，弧高值检测应选择A型试片。
各种试片的适应范围(JB/T10174-2008)
试片型号 N A C
适用范围 ≤0.15 0.15～0.60 ＞0.60
根据产品结构、抛/喷丸位置要求和JB/T10174-2008中试片固定夹具尺寸要求，设计专用试片固定夹具，确保试片表面位置与产品要求抛/喷丸位置一致。
把A型弧高值试片放入试片固定夹具中，通过螺栓固定弧高值试片。当抛丸夹具以工件中心自转时，只需任选一面进行装夹A型弧高值试片即可。如抛丸夹具不是以工件中心进行自转，为测试产品抛/喷丸强度均匀性，则需要四面进行装夹A型弧高值试片。A型弧高值试片装夹完成后再把试片固定夹具放置在抛丸夹具上，设置抛/喷丸设备工艺参数和抛/喷丸时间，对弧高值试片进行抛/喷丸。A型弧高值试片表面层在弹丸的抛/喷射作用下会参与拉伸形变，朝向抛/喷丸的那个面会呈现出球面弯曲。抛/喷丸结束后取下试片，然后用弧高值测量仪测量试片经过单面抛/喷丸作用下产生的参与拉伸形变量，就得到该抛丸时间的弧高值。根据上述步骤，测量不同时间的试片弧高值，就可以绘制出饱和曲线，从而计算出饱和时间。(弧高值饱和时间：当抛/喷丸时间T增加一倍2T时，所对应的弧高值的增加量正好是T时弧高值的10％，T称之为饱和时间)
A型弧高值试片饱和时间测量示例，例如：
测量弧高值试片弧高值
序号 抛丸时间 弧高值
1 6 0.296
2 12 0.384
3 24 0.418
4 48 0.421
A型弧高值试片饱和时间为11.34s，因抛/喷丸时间设定最小单位为s，所以验证A型弧高值试片饱和时间是否正确，只需要测量12s和24s弧高值即可。第一次弧高值测量时已测量12s和24s的弧高值，无需重复测量。0.418-0.384＝0.034，0.034/0.384＝8.8％，略小于10％，可确认A型弧高值试片饱和时间为11.34s。
抛/喷丸表面覆盖率：经过抛/喷丸后零件表面所产生凹痕的面积与全面表面积的比值。实际中零件表面所产生凹痕的面积与全面表面积的比值永远达不到100％，所以规定当零件表面覆盖率达到98％时就定义为“完全覆盖率”，即为“100％覆盖率”。100％覆盖率表示形式为其抛/喷丸时间，200％覆盖率需要100％覆盖率2倍的时间，300％覆盖率需要100％覆盖率3倍的时间，以此类推。
根据弧高值饱和曲线可以看出，抛丸时间达到饱和时间后，弧高值缓慢增；JB/T10174-2008中认为抛/喷丸达到饱和时间时，弧高值试片表面覆盖率大于98％，即达到100％覆盖率。采用体视显微镜放大倍数为30倍，对分别对饱和时间、饱和时间-1s、饱和时间-2s抛丸时间的弧高值试片进行观察、比对，发现饱和时间、饱和时间-1s抛丸时间的弧高值试片表面覆盖范围大于98％，可以验证饱和时间的弧高值试片表面覆盖率达到100％覆盖率要求。
按JB/T10174-2008中尺寸要求设计代替产品覆盖率试片，采用与齿轮材料和热处理工艺一致的工艺方法，对覆盖率试片进行工艺加工，使覆盖率试片表面硬度与齿轮表面硬度一致。为便于确认试片表面覆盖率，试片表面粗糙度为Ra0.8。
A型弧高值试片尺寸要求(JB/T10174-2008)
覆盖率试片抛/喷丸工艺参数设置与弧高值试片抛/喷丸参数一致，首次测量表面覆盖率时间定为A型弧高值试片饱和时间，再根据齿轮表面硬度确定下一步测算时间，从而得到覆盖率试片100％覆盖率抛丸时间T覆。当齿轮表面硬度大于A型弧高值试片表面硬度(44-50HRC)，则以A型弧高值试片饱和时间为起点，逐渐增加抛丸时间，测算出覆盖率试片表面覆盖率≥98％时，需要抛丸的时间。当齿轮表面硬度小于A型弧高值试片表面硬度，则以A型弧高值试片饱和时间为起点，逐渐减少抛丸时间，当覆盖率试片表面覆盖率≥98％，最少抛丸时间。
产品覆盖率系数：
K＝T覆/T饱1
说明：T覆为覆盖率试片100％覆盖率抛丸时间，T饱1为A型弧高值试片饱和时间。
在加工现场，根据产品结构、抛丸位置和工艺参数的要求，利用A型弧高值试片重新测量出A型弧高值试片饱和时间T饱2；
步骤六：根据公式计算得出产品抛丸时间：
T＝F×K×T饱2
说明：F为产品要求百分之几百覆盖率，K为产品覆盖率系数，T饱2为A型弧高值试片饱和时间。
相同表面硬度要求的产品抛丸时间只需要根据专用产品试片固定工装测算出该产品对应A型弧高值试片饱和时间；再根据产品抛丸时间计算公式，可快速计算出产品所需抛丸时间。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明的要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。需要说明的是，在本文中，如若存在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。

Claims (7)

1.一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤一：根据齿轮抛丸的弧高值范围选择相应的弧高值试片，齿轮弧高值常用范围为0.3～0.5mm，弧高值检测应选择A型弧高值试片；
步骤二：根据产品结构、抛丸位置要求和行业标准JB/T10174-2008中规定的要求，测量不同时间A型弧高值试片的弧高值，得到A型弧高值试片饱和时间为T饱1，绘制出饱和曲线；
步骤三：在实验室中，根据所述行业标准设计代替产品的覆盖率试片，覆盖率试片抛丸工艺参数设置与弧高值试片抛丸参数一致，首次测量表面覆盖率时间定为A型弧高值试片饱和时间，再根据齿轮表面硬度确定下一步测算时间，从而得到覆盖率试片100％覆盖率抛丸时间T覆；
步骤四：产品覆盖率系数：
K＝T覆/T饱1
说明：T覆为覆盖率试片100％覆盖率抛丸时间，T饱1为A型弧高值试片饱和时间；
步骤五：在加工现场，根据产品结构、抛丸位置和工艺参数的要求，利用A型弧高值试片重新测量出A型弧高值试片饱和时间T饱2；
步骤六：根据公式计算得出产品抛丸时间：
T＝F×K×T饱2
说明：F为产品要求百分之几百覆盖率，K为产品覆盖率系数，T饱2为A型弧高值试片饱和时间。
2.根据权利要求1所述的一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，其特征在于：所述A型弧高值试片进行测量时，需要根据产品结构、抛丸位置要求和所述行业标准中试片固定夹具尺寸要求，设计专用试片固定夹具，确保试片表面位置与产品要求抛丸位置一致。
3.根据权利要求2所述的一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，其特征在于：将A型弧高值试片放入试片固定夹具中，通过螺栓固定A型弧高值试片，A型弧高值试片装夹完成后再把试片固定夹具放置在抛丸夹具上，设置抛丸设备工艺参数和抛丸时间，对弧高值试片进行抛丸。
4.根据权利要求3所述的一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，其特征在于：当抛丸夹具以工件中心自转时，只需任选一面进行装夹A型弧高值试片即可；当抛丸夹具不是以工件中心进行自转，为测试产品抛丸强度均匀性，则需要四面进行装夹A型弧高值试片。
5.根据权利要求1所述的一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，其特征在于：所述步骤三中，当齿轮表面硬度大于A型弧高值试片表面硬度，则以A型弧高值试片饱和时间为起点，逐渐增加抛丸时间，测算出覆盖率试片表面覆盖率≥98％时，需要抛丸的时间；当齿轮表面硬度小于于A型弧高值试片表面硬度，则以A型弧高值试片饱和时间为起点，逐渐减少抛丸时间，当覆盖率试片表面覆盖率≥98％，最少抛丸时间。
6.根据权利要求5所述的一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，其特征在于：所述步骤三覆盖率试片应采用与产品材料和热处理工艺一致的工艺方法，对覆盖率试片进行工艺加工，使覆盖率试片表面硬度与齿轮表面硬度一致。
7.根据权利要求6所述的一种齿轮表面强抛覆盖率测量工艺方法，其特征在于：所述覆盖率试片的表面粗糙度为Ra0.8，以便于确认试片表面覆盖率。
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