TWI628009B - 諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪及製造方法 - Google Patents

諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪及製造方法 Download PDF

Info

Publication number
TWI628009B
TWI628009B TW104103043A TW104103043A TWI628009B TW I628009 B TWI628009 B TW I628009B TW 104103043 A TW104103043 A TW 104103043A TW 104103043 A TW104103043 A TW 104103043A TW I628009 B TWI628009 B TW I628009B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
externally toothed
flexible externally
toothed gear
molded article
iron
Prior art date
Application number
TW104103043A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201542302A (zh
Inventor
小林優
折井大介
Original Assignee
和諧驅動系統股份有限公司
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 和諧驅動系統股份有限公司 filed Critical 和諧驅動系統股份有限公司
Publication of TW201542302A publication Critical patent/TW201542302A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI628009B publication Critical patent/TWI628009B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D1/00—General methods or devices for heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering
    • C21D1/18—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering
    • C21D1/19—Hardening; Quenching with or without subsequent tempering by interrupted quenching
    • C21D1/22—Martempering
    • 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
    • F16H1/00—Toothed gearings for conveying rotary motion
    • F16H1/28—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion
    • F16H1/32—Toothed gearings for conveying rotary motion with gears having orbital motion in which the central axis of the gearing lies inside the periphery of an orbital gear
    • 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
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/17—Toothed 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
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/08—Profiling
    • F16H55/0833—Flexible toothed member, e.g. harmonic drive
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B21—MECHANICAL METAL-WORKING WITHOUT ESSENTIALLY REMOVING MATERIAL; PUNCHING METAL
    • B21K—MAKING FORGED OR PRESSED METAL PRODUCTS, e.g. HORSE-SHOES, RIVETS, BOLTS OR WHEELS
    • B21K1/00—Making machine elements
    • B21K1/28—Making machine elements wheels; discs
    • B21K1/30—Making machine elements wheels; discs with gear-teeth
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B24—GRINDING; POLISHING
    • B24C—ABRASIVE OR RELATED BLASTING WITH PARTICULATE MATERIAL
    • B24C1/00—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods
    • B24C1/10—Methods for use of abrasive blasting for producing particular effects; Use of auxiliary equipment in connection with such methods for compacting surfaces, e.g. shot-peening
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/002—Heat treatment of ferrous alloys containing Cr
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/005—Heat treatment of ferrous alloys containing Mn
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D6/00—Heat treatment of ferrous alloys
    • C21D6/008—Heat treatment of ferrous alloys containing Si
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D7/00—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation
    • C21D7/02—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working
    • C21D7/04—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface
    • C21D7/06—Modifying the physical properties of iron or steel by deformation by cold working of the surface by shot-peening or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D8/00—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment
    • C21D8/005—Modifying the physical properties by deformation combined with, or followed by, heat treatment of ferrous alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D9/00—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor
    • C21D9/32—Heat treatment, e.g. annealing, hardening, quenching or tempering, adapted for particular articles; Furnaces therefor for gear wheels, worm wheels, or the like
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/02—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/04—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/22—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with molybdenum or tungsten
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/34—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C38/00—Ferrous alloys, e.g. steel alloys
    • C22C38/18—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium
    • C22C38/38—Ferrous alloys, e.g. steel alloys containing chromium with more than 1.5% by weight of manganese
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C21—METALLURGY OF IRON
    • C21D—MODIFYING THE PHYSICAL STRUCTURE OF FERROUS METALS; GENERAL DEVICES FOR HEAT TREATMENT OF FERROUS OR NON-FERROUS METALS OR ALLOYS; MAKING METAL MALLEABLE, e.g. BY DECARBURISATION OR TEMPERING
    • C21D2211/00—Microstructure comprising significant phases
    • C21D2211/008—Martensite
    • 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
    • F16H49/00—Other gearings
    • F16H49/001—Wave gearings, e.g. harmonic drive transmissions
    • F16H2049/003—Features of the flexsplines therefor
    • 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
    • F16H55/00—Elements with teeth or friction surfaces for conveying motion; Worms, pulleys or sheaves for gearing mechanisms
    • F16H55/02—Toothed members; Worms
    • F16H55/06—Use of materials; Use of treatments of toothed members or worms to affect their intrinsic material properties

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Heat Treatment Of Articles (AREA)
  • Gears, Cams (AREA)
  • Forging (AREA)
  • Retarders (AREA)
  • Shaping Metal By Deep-Drawing, Or The Like (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)

Abstract

本發明提出一種：可將表面硬度維持於特定範圍，且疲勞強度、耐磨耗性高之可撓性外齒齒輪的製造方法。
可撓性外齒齒輪的製造方法包含：第1步驟ST1，對由不含鎳且矽的含有率為1.45~1.5wt%的低合金鋼所形成的素材，施以近淨形塑性加工，而製造出一次成形品；和第2步驟ST2，對一次成形品施以麻回火處理；和第3步驟ST3，從一次成形品製作出二次成形品；及第4步驟ST4，對二次成形品施以珠擊，使齒部等的表層部分形成麻田散鐵化。

Description

諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪及製造方法
本發明關於諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪及其製造方法，特別是已提高了疲勞強度及耐磨耗性的可撓性外齒齒輪及該可撓性外齒齒輪的製造方法。
就減速機而言，一般所使用之諧波齒輪裝置的構成零件的可撓性外齒齒輪，已知有圓筒狀之被稱為平板型、杯型及煙囪型者。在專利文獻1中記載了平板型的諧波齒輪裝置，在專利文獻2中記載了杯型的諧波齒輪裝置，在專利文獻3中則記載了煙囪型的諧波齒輪裝置。
這些諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪，是採用具有絕佳機械性強度之特殊鋼的精煉(refining)材所製造。薄壁且必須高精度加工的可撓性外齒齒輪，其表面硬度形成HRC30~HRC50。
在專利文獻4中提出一種：用於可撓性外齒齒輪之製造的諧波齒輪用基材的製造方法。該文獻所記載 的製造方法記載著：可撓性外齒齒輪是經由熱鍛(hot forging)、全車削(full turning)、齒切製(gear cutting)、珠擊(shot peening)的步驟所製造。此外，還記載了使用碳含有量為0.5%以下的鋼作為其金屬素材。不僅如此，還記載了在對「由該鋼所形成的一次成形品」加熱後，急冷至高於「麻田散鐵變態(martensite transformation)開始溫度(Ms溫度)」為止而使金屬組織的主相形成膨土(Bentonite)、或者在對一次成形品加熱後，藉由急冷至麻田散鐵領域後施以退火(anneal)，使金屬組織的主相形成糙斑鐵(sorbite)。此外，還記載了可穩定地獲得：兼顧「作為諧波齒輪用基材所必需的彈性及韌性」、及「齒切製加工所期望之切削加工性」的一次成形品。
[先行技術文獻] [專利文獻]
專利文獻1：日本特開2006-57684號公報
專利文獻2：日本特開2005-69402號公報
專利文獻3：日本特開2009-156462號公報
專利文獻4：國際公開第2011/122315號
在此，持續地要求諧波齒輪裝置之使用扭矩的增加、耐久性的提升。在用來取代既有諧波齒輪裝置的 場合中，最好是在不會有尺寸增加、形狀變更的狀態下，達到新諧波齒輪裝置之使用扭矩迪增加及耐久性的提升。因為這個緣故，提高諧波齒輪裝置的構成零件，也就是指薄壁的可撓性外齒齒輪的疲勞強度及耐磨耗性，無須伴隨著「尺寸的增加、形狀變更」的這點是必要的條件。此外，為了維持可撓性外齒齒輪的加工性，期望能使表面硬度與既有的製品相同，維持在HRC30~HRC50的範圍，改善疲勞強度及耐磨耗性。
有鑑於上述幾點，本發明的課題在於提供一種：可將表面硬度維持於特定範圍，且相較於形狀相同、尺寸相同的既有物品，可提高疲勞強度及耐磨耗性之可撓性外齒齒輪的製造方法。
此外，本發明的課題在於提供一種：相較於尺寸相同、形狀相同的既有物品，表面硬度可維持於相同的範圍，且具有絕佳疲勞強度及耐磨耗性的可撓性外齒齒輪。
為了解決上述的課題，本發明之杯型或者煙囪型諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪的製造方法，其特徵為包含：第1步驟，就合金元素而言，對由不含鎳的低合金鋼所形成的素材，施以近淨形(near net shape)塑性加工，而製造出趨近於諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪之形狀的杯 型或者煙囪型的一次成形品；和第2步驟，對前述一次成形品實施麻回火處理；和第3步驟，對經施以前述麻回火處理後的前述一次成形品，實施車削加工及齒切製加工，而製作出形成有膜板部及齒部的二次成形品；及第4步驟，對前述二次成形品實施珠擊，使前述齒部及前述膜板部之表層部分的金屬組織形成麻田散鐵化。
此外，本發明之平板型的諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪的製造方法，其特徵為包含：第1步驟，就合金元素而言，對由不含鎳的低合金鋼所形成的素材，施以近淨形塑性加工，而製造出趨近於諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪之形狀的圓筒狀的一次成形品；和第2步驟，對前述一次成形品實施麻回火處理；和第3步驟，對經施以前述麻回火處理後的前述一次成形品，實施車削加工及齒切製加工，而製作出形成有齒部的二次成形品；及第4步驟，對前述二次成形品實施珠擊，使前述齒部之表層部分的金屬組織形成麻田散鐵化。
在本發明的製造方法中，採用麻回火處理作為「採用不含鎳的低合金鋼所製作之一次成形品」的熱處理。如此一來，可以有意地使沃斯田鐵(austenite)組織殘留於「熱處理後之一次成形品的金屬組織」。此外，藉由對齒部等的表面部分實施珠擊，使其表層部分的金屬組織的 主相變成麻田散鐵組織(塑性誘導變態；plasticity-induced transformation)，可提高該表層部分的硬度，促使壓縮殘留應力增加。此外，在施加大量的應力施直至薄壁的可撓性外齒齒輪內部為止的場合中，殘留於內部的沃斯田鐵組織變態成麻田散鐵組織而強化，可提高可撓性外齒齒輪的疲勞強度。
根據本案的發明人的實驗，由本發明所製造的可撓性外齒齒輪，相較於「由特殊鋼的材質所形成，尺寸相同、形狀相同，且具備相同表面硬度」的既有物品，可以確認得知：齒底的疲勞強度大幅地提升，齒面磨耗狀態也大幅地改善。據此，根據本發明的製造方法，既能維持良好的加工性，又能製造已提高了疲勞強度及耐磨耗性的可撓性外齒齒輪。採用該可撓性外齒齒輪，可使與既有物品尺寸相同、形狀相同之諧波齒輪裝置的使用扭矩增大、耐久性提升。
1、10、20‧‧‧可撓性外齒齒輪
2、12、22‧‧‧圓筒狀本體
3、13‧‧‧膜板(diaphragm)部
4、14‧‧‧輪轂部
5、15、25‧‧‧齒部
6、16、26‧‧‧外齒
第1圖：是可採用本發明之杯型的可撓性外齒齒輪的縱剖面圖，煙囪型之可撓性外齒齒輪的縱剖面圖及圓筒狀之可撓性外齒齒輪的縱剖面圖。
第2圖：是顯示杯型或者煙囪型的可撓性外齒齒輪之製造步驟的主要部分的概略步驟圖。
第3圖：是顯示麻回火(martempering)處理的說明 圖。
以下，參考圖面說明採用了本發明的諧波齒輪裝置之可撓性外齒齒輪的製造方法。
(可撓性外齒齒輪)
首先，參考第1圖說明諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪。如第1圖(a)所示，杯型的可撓性外齒齒輪1具備：可朝半徑方向撓曲之薄壁的圓筒狀本體2；和從該圓筒狀本體2的其中一端朝半徑方向的內側延伸之可撓曲的膜板部3；和一體形成於該膜板部3中心部分之厚壁的圓盤狀的輪轂部4；及在圓筒狀本體2的另一端側的齒部5；並且在齒部5形成有外齒6。
第1圖(b)所示之煙囪型的可撓性外齒齒輪10具備：可撓曲之薄壁的圓筒狀本體12；和從該圓筒狀本體12的其中一端朝半徑方向的外側延伸之可撓曲的薄壁的膜板部13；和一體形成於該膜板部13外周緣之厚壁的圓盤狀的輪轂部14；及在圓筒狀本體12的另一端側的齒部15；並且在齒部15形成有外齒16。
相對於此，第1圖(c)所示之平板型的諧波齒輪裝置所使用之圓筒狀的可撓性外齒齒輪20具備：可撓曲之薄壁的圓筒狀本體22；及形成於從該圓筒狀本體22的齒部25；並且在齒部25形成有外齒26。
(可撓性外齒齒輪的製造方法)
第2圖，是顯示杯型的可撓性外齒齒輪1(煙囪型的可撓性外齒齒輪10)之製造步驟的主要部分的概略步驟圖。根據該圖進行說明，首先，在準備步驟ST0中，準備由低合金鋼所形成的素材。在本發明中所使用的低合金鋼，是不含有鎳，且Si的含有比例為1.45~1.5wt%的低合金鋼。適合本發明中所使用之低合金鋼的合金元素及比例(重量%)如以下所示。
Mo成分量取決於近淨形塑性加工品的厚度。
為了由後述(第2步驟)的麻回火處理來產生穩定的殘留沃斯田鐵，Si具有以下的作用：抑制「未變態之沃斯田鐵粒界上的碳化物(雪明碳鐵(cementite))」之析出。此外，Mo具有：焠火(quenching)性的提升、回火(tempering)脆性的抑制、高溫強度之提升等等效果。
接著，在第1步驟ST1中，對所準備之不含鎳的低合金鋼素材，施以近淨形(near net shape)塑性加工，而製造出趨近於可撓性外齒齒輪1(10)之杯型(煙囪型)的一次成形品。就近淨形塑性加工的加工法而言，可採用鍛造、旋擠(spinning)加工。即使在採用變形抵抗大 之冷加工鍛造的場合中，當採用特殊鋼之既有物品的近淨形塑性加工時所需的成形荷重，最大只需形成15~20%左右即可。
接著，在第2步驟ST2中，對所製造的一次成形品實施麻回火處理。參考第3圖中所顯示之連續冷卻變態曲線(CCT曲線)進行說明，在麻回火處理中，對一次成形品加熱，直到「其金屬組織的主相形成沃斯田鐵化」的焠火溫度T1(A1變態溫度以上的溫度)為止。在此之後，對經加熱後一次成形品進行冷卻，使其從焠火溫度T1冷卻至低於麻田散鐵變態開始溫度Ms的溫度T2(麻田散鐵變態開始溫度Ms、與麻田散鐵變態結束溫度Mf之間的溫度範圍)，並以該溫度執行等溫變態處理(鹽浴中等)。接著，使一次成形品冷卻至低於Mf的溫度為止。
藉由麻回火處理，可以有意地在一次成形品的金屬組織，殘留8~15vol%之準穩態(metastability)的沃斯田鐵組織。就麻回火處理的溫度而言，最好是形成290℃~400℃之範圍內的溫度(或者從Ms-117℃到Ms點之間的溫度)。
接著，在第2圖的第3步驟ST3中，如以上所述，對經熱處理後的一次成形品，實施車削加工及齒切製加工，而製作出形成有膜板部3(13)及齒部5(15)的二次成形品。在此之後，在第4步驟ST4中，對二次成形品實施珠擊，使膜板部3(13)及齒部5(15)之表層部分的金屬組織形成麻田散鐵化。此外，藉由執行使膜板部3(13)、齒 部5(15)的表層部分變成麻田散鐵的塑性誘導變態，可使膜板部3(13)及齒部5(15)之表層部分的硬度及壓縮殘留應力增加。
就第4步驟ST4中的珠擊處理而言，最好是執行：至少實施2段珠擊的多段珠擊處理。如此一來，在膜板部3(13)、齒部5(15)的表層部分，可強化「從表面到2~3個結晶粒徑為止」之淺層深度的部分。亦即，一旦藉由外部應力對金屬組織的內部作用特定值以上的應力，殘留於內部的沃斯田鐵將變態成麻田散鐵而強化。如此一來，可提高可撓性外齒齒輪的疲勞強度。
經由上述步驟所製造之杯型的可撓性外齒齒輪1(10)，就合金元素而言，是由不含鎳且Si含量為1.45~1.5wt%的低合金鋼所形成。可撓性外齒齒輪內層部分之金屬組織的主相，是在「由麻回火處理所形成的變韌肥粒鐵(bainitic ferrite)母相」混有軟質麻田散鐵的組織，且在該金屬組織殘留有8~15vol%之準穩態的殘留沃斯田鐵。可撓性外齒齒輪表層部分之中，至少膜板部3(13)及齒部5(15)之表層部分的金屬組織主相，是由珠擊處理所形成的誘導變態麻田散鐵組織。
如以上所說明，在本發明中，採用不含Ni的低價鋼材作為素材，在可撓性外齒齒輪的製作步驟中，採用可提高該可撓性外齒齒輪之疲勞強度的熱處理條件與製造工序。
亦即，在第1步驟中，藉由執行一次成形品 的熱、冷加工鍛造，使一次成形品之金屬組織的結晶粒徑成為約20μm以下。換言之，第1步驟，是有助於「後續第2步驟中由麻回火處理所產生的殘留沃斯田鐵」之安定化的一次成形加工法。
後續第2步驟中的熱處理，是在A1變態溫度以上之溫度的γ域退火(annealing)後，以Ms點~Mf點之間的溫度，執行等溫變態處理(鹽浴中等)，並在此之後採用執行冷卻(油冷等)的麻回火處理。藉由該處理，可獲得在變韌肥粒鐵母相混有軟質麻田散鐵的金屬組織。在該金屬組織，即使是室溫也殘留8~15vol%之準穩態的沃斯田鐵組織，故可使硬度形成HRC30~50內。如此一來，後續第3步驟中的車削、齒切製加工變得容易。
在第4步驟中，對經齒切製後之趨近最終狀物品的必要部位，施以珠擊。如此一來，利用8~15vol%的殘留沃斯田鐵的變態誘導塑性，可增加製品表面附近的硬度及壓縮殘留應力。其結果，可獲得具有充分疲勞強度的可撓性外齒齒輪。
倘若更進一步地說明，傳統的結構用鋼的硬化，是應變硬化(strain hardening；主要是移位硬化)。相對於此，在本發明之經麻回火處理的鋼，除了應變硬化之外，還產生了殘留沃斯田鐵的應變誘導變態硬化、及相應力硬化(由硬質相與軟質相的變形強度差所產生)。據此，相較於傳統，本發明的方法具有「硬化增加幅度大」的優點。
此外，傳統的結構用鋼的殘留應力，是因塑性應變而產生。相對於此，在本發明中，是在因塑性應變所產生的殘留應力中，加入了藉由「因塑性應變所形成的母相、與殘留沃斯田鐵相的變形應力差」所產生的應力、由變態應變所產生的應力、以及「由應變變態麻田散鐵周邊的內部應力所產生的應力」，而具有可產生更大的壓縮殘留應力的優點。
(其他的實施形態)
上述的製造方法，也可以作為第1圖(c)所示之圓筒狀可撓性外齒齒輪20的製造方法使用。

Claims (8)

  1. 一種諧波齒輪裝置之可撓性外齒齒輪的製造方法，其特徵為：包含：第1步驟，對由不含鎳且矽的含有率為1.45~1.5wt%的低合金鋼所形成的素材，施以近淨形塑性加工，而製造出趨近於諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪之形狀的杯型或者煙囪型的一次成形品；和第2步驟，對前述一次成形品實施麻回火處理；和第3步驟，對經施以前述麻回火處理後的前述一次成形品，實施車削加工及齒切製加工，而製作出形成有膜板部及齒部的二次成形品；及第4步驟，對前述二次成形品實施珠擊，使前述齒部及前述膜板部之表層部分的金屬組織形成麻田散鐵化。
  2. 一種諧波齒輪裝置之可撓性外齒齒輪的製造方法，其特徵為：包含：第1步驟，對由不含鎳且矽的含有率為1.45~1.5wt%的低合金鋼所形成的素材，施以近淨形塑性加工，而製造出趨近於諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪之形狀的圓筒狀的一次成形品；和第2步驟，對前述一次成形品實施麻回火處理；和第3步驟，對經施以前述麻回火處理後的前述一次成形品，實施車削加工及齒切製加工，而製作出形成有齒部 的二次成形品；及第4步驟，對前述二次成形品實施珠擊，使前述齒部之表層部分的金屬組織形成麻田散鐵化。
  3. 如申請專利範圍第1或2項所記載的諧波齒輪裝置之可撓性外齒齒輪的製造方法，其中前述第2步驟之麻回火處理溫度形成：從290℃~400℃之範圍內的值；或者從麻田散鐵變態開始溫度Ms起、到較該溫度Ms更低117℃的溫度為止之範圍內的值。
  4. 如申請專利範圍第1或2項所記載的諧波齒輪裝置之可撓性外齒齒輪的製造方法，其中前述第4步驟中的前述珠擊，是執行至少實施2段珠擊的多段珠擊。
  5. 如申請專利範圍第1或2項所記載的諧波齒輪裝置之可撓性外齒齒輪的製造方法，其中前述第1步驟中的前述近淨形塑性加工，為鍛造或旋擠加工。
  6. 如申請專利範圍第1或2項所記載的諧波齒輪裝置之可撓性外齒齒輪的製造方法，其中前述第1步驟中的前述近淨形塑性加工，為鍛造或旋擠加工，前述第2步驟中的麻回火處理溫度，是290℃~400℃之範圍內的值；或者從麻田散鐵變態開始溫度Ms起、到較該溫度Ms更低117℃的溫度為止之範圍內的值，前述第4步驟中的前述珠擊，是執行至少實施2段珠擊的多段珠擊。
  7. 一種諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪，是諧波齒輪裝置之杯型或者煙囪型的可撓性外齒齒輪，是由不含鎳且矽的含有率為1.45~1.5wt%的低合金鋼所形成，可撓性外齒齒輪內層部分之金屬組織的主相，是在由麻回火處理所形成的變韌肥粒鐵母相混有軟質麻田散鐵的組織，且在該金屬組織殘留有8~15vol%之準穩態的殘留沃斯田鐵，可撓性外齒齒輪表層部分之中，至少齒部及膜板部之表層部分的金屬組織主相，是由珠擊處理所形成的誘導變態麻田散鐵組織。
  8. 一種諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪，是諧波齒輪裝置之圓筒狀的可撓性外齒齒輪，是由不含鎳且矽的含有率為1.45~1.5wt%的低合金鋼所形成，可撓性外齒齒輪內層部分之金屬組織的主相，是在由麻回火處理所形成的變韌肥粒鐵母相混有軟質麻田散鐵的組織，且在該金屬組織殘留有8~15vol%之準穩態的殘留沃斯田鐵，可撓性外齒齒輪表層部分之中，至少齒部之表層部分的金屬組織主相，是由珠擊處理所形成的誘導變態麻田散鐵組織。
TW104103043A 2014-02-26 2015-01-29 諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪及製造方法 TWI628009B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014035921A JP6150746B2 (ja) 2014-02-26 2014-02-26 波動歯車装置の可撓性外歯歯車および製造方法
JP2014-035921 2014-02-26

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201542302A TW201542302A (zh) 2015-11-16
TWI628009B true TWI628009B (zh) 2018-07-01

Family

ID=53782635

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW104103043A TWI628009B (zh) 2014-02-26 2015-01-29 諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪及製造方法

Country Status (6)

Country Link
US (1) US9874273B2 (zh)
JP (1) JP6150746B2 (zh)
KR (1) KR102180958B1 (zh)
CN (1) CN104864039B (zh)
DE (1) DE102015102651A1 (zh)
TW (1) TWI628009B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6711066B2 (ja) * 2016-03-28 2020-06-17 セイコーエプソン株式会社 ロボット、歯車装置および可撓性歯車の製造方法
US10451174B2 (en) 2016-07-29 2019-10-22 Seiko Epson Corporation Robot and gear device
JP2018087611A (ja) * 2016-11-29 2018-06-07 セイコーエプソン株式会社 ロボット、可撓性歯車、歯車装置および可撓性歯車の製造方法
JP7072144B2 (ja) 2018-02-07 2022-05-20 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構 波動歯車装置
JP7251118B2 (ja) * 2018-11-28 2023-04-04 セイコーエプソン株式会社 歯車装置およびロボット
JP6530873B1 (ja) * 2019-02-01 2019-06-12 株式会社不二機販 波動歯車減速機用歯車の表面処理方法
CN109837379B (zh) * 2019-02-14 2020-11-24 浙江来福谐波传动股份有限公司 一种针对谐波减速器薄壁柔性齿轮的热处理工艺
CN110530279A (zh) * 2019-06-14 2019-12-03 广东镭奔激光科技有限公司 一种基于激光三角测量的监控叶片整体形变的方法和装置
CZ308468B6 (cs) * 2019-07-30 2020-09-02 Západočeská Univerzita V Plzni Způsob výroby součástí z ocelí kalením s vyrovnáním teplot na teplotu Ms
JP7490627B2 (ja) * 2021-10-25 2024-05-27 美的集団股▲フン▼有限公司 波動歯車装置の製造方法
DE102022109604A1 (de) * 2022-04-21 2023-10-26 Schaeffler Technologies AG & Co. KG Wellgetriebe und Verfahren zur Bewertung des Zustandes eines Wellgetriebes

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4343661A (en) * 1978-11-15 1982-08-10 Caterpillar Tractor Co. Method of making a low temperature bainite steel alloy gear
JPH02200727A (ja) * 1989-01-31 1990-08-09 Toyota Motor Corp 鋼製部品の強化方法
JPH03111551A (ja) * 1989-09-25 1991-05-13 Mazda Motor Corp 歯車の製造方法
US5562785A (en) * 1994-04-22 1996-10-08 Kubota Iron Works Co., Ltd. Method for manufacturing toothed gears
TW448083B (en) * 1999-03-05 2001-08-01 China Inst Technology Method for making composite material gears and product therefrom
CN102803522B (zh) * 2010-03-30 2013-12-04 爱信精机株式会社 谐波齿轮用基材的制造方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CA996009A (en) * 1972-12-20 1976-08-31 Lear Siegler Shaving gears during mar-tempering
JPS60155324A (ja) * 1984-01-20 1985-08-15 Ntn Toyo Bearing Co Ltd 減速機用撓み歯車の製造方法
JPS6270512A (ja) * 1985-09-24 1987-04-01 Toyota Motor Corp 浸炭品の表面硬化法
JP4164995B2 (ja) * 2000-07-19 2008-10-15 いすゞ自動車株式会社 機械構造用合金鋼の表面改質方法及び表面改質材
JP2002060888A (ja) * 2000-08-17 2002-02-28 Nisshin Steel Co Ltd 打抜き加工用鋼板
JP2003240067A (ja) * 2002-02-20 2003-08-27 Sofutoronikusu Kk 波動歯車装置
JP2005069402A (ja) 2003-08-26 2005-03-17 Harmonic Drive Syst Ind Co Ltd トルク検出機構付き波動歯車装置
JP4685383B2 (ja) * 2004-08-18 2011-05-18 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ 波動歯車装置
US8028603B2 (en) * 2007-12-04 2011-10-04 Harmonic Drive Systems Inc. Method for setting gear tooth profile in flat wave gear device on side where gears have same number of teeth
JP4877837B2 (ja) 2007-12-04 2012-02-15 株式会社ハーモニック・ドライブ・システムズ フラット型波動歯車装置の同歯数側歯車の歯形設定方法
JP5258458B2 (ja) * 2008-08-29 2013-08-07 株式会社神戸製鋼所 耐高面圧性に優れた歯車
WO2012169638A1 (ja) * 2011-06-10 2012-12-13 株式会社神戸製鋼所 熱間プレス成形品、その製造方法および熱間プレス成形用薄鋼板
US20130248058A1 (en) * 2012-03-20 2013-09-26 Brunswick Corporation Heat Treatment Process for Engine Ring Gear

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4343661A (en) * 1978-11-15 1982-08-10 Caterpillar Tractor Co. Method of making a low temperature bainite steel alloy gear
JPH02200727A (ja) * 1989-01-31 1990-08-09 Toyota Motor Corp 鋼製部品の強化方法
JPH03111551A (ja) * 1989-09-25 1991-05-13 Mazda Motor Corp 歯車の製造方法
US5562785A (en) * 1994-04-22 1996-10-08 Kubota Iron Works Co., Ltd. Method for manufacturing toothed gears
TW448083B (en) * 1999-03-05 2001-08-01 China Inst Technology Method for making composite material gears and product therefrom
CN102803522B (zh) * 2010-03-30 2013-12-04 爱信精机株式会社 谐波齿轮用基材的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
KR20150101388A (ko) 2015-09-03
DE102015102651A1 (de) 2015-08-27
JP2015161346A (ja) 2015-09-07
CN104864039B (zh) 2018-08-21
CN104864039A (zh) 2015-08-26
JP6150746B2 (ja) 2017-06-21
US9874273B2 (en) 2018-01-23
KR102180958B1 (ko) 2020-11-19
US20150240930A1 (en) 2015-08-27
TW201542302A (zh) 2015-11-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI628009B (zh) 諧波齒輪裝置的可撓性外齒齒輪及製造方法
CN107254642B (zh) 一种马氏体时效不锈钢及其制备方法
CN102803522B (zh) 谐波齿轮用基材的制造方法
RU2015141229A (ru) Сталь с повышенной износостойкостью и способы ее изготовления
JP5135558B2 (ja) 高周波焼入れ用鋼、高周波焼入れ用粗形材、その製造方法、及び高周波焼入れ鋼部品
RU2017136795A (ru) Сталь, продукт, произведенный из такой стали, и способ его изготовления
JP2008056983A (ja) 析出硬化型ステンレス鋼金型
RU2018113405A (ru) Сталь, изделие, полученное из указанной стали, и способ его изготовления
JP2014177710A (ja) 鋼の焼入方法
CN105714063B (zh) 一种0Cr17Ni4Cu4Nb沉淀硬化不锈钢棒材的制备方法
JP5582855B2 (ja) 機械構造部品の製造方法
KR101575435B1 (ko) 고탄소침탄강 소재 및 이를 이용한 기어 제조방법
JPWO2007097043A1 (ja) クラッチ部材およびその製造方法
JP6313601B2 (ja) ピストンリング及びその製造方法
KR100716344B1 (ko) 변속기 기어 및 샤프트용 초고강도 크롬-몰리브덴 합금강의 열처리 방법
CN107604257B (zh) 一种hm3粉末钢及其制备工艺
CN104762561A (zh) 一种渗氮耐磨钢及其热处理方法
JP2019143197A (ja) 窒化鋼、並びに、窒化処理部材及びその製造方法
US20150184271A1 (en) High frequency heat treatment material and method of manufacturing gear using the same
KR100527949B1 (ko) 자동차 변속기용 디퍼렌셜 드라이브 기어와 그 제조방법
JP2016102253A (ja) 鋼部品
KR101535971B1 (ko) 고강도 자동차 기어용 윤곽고주파 열처리용 강 및 그 제조방법
CN106350742A (zh) 一种合金钢及其制备方法
KR20230158027A (ko) 파동 기어 부품의 제조 방법, 파동 기어 부품 및 파동 기어
TWI609090B (zh) 滲碳用鋼材及滲碳元件