基于齿轮展成法的激光表面淬火避免回火带的方法技术

技术编号:19002546 阅读:70 留言:0更新日期:2018-09-22 06:00
本发明专利技术涉及一种针对齿轮表面激光淬火方法,避免光斑之间产生的回火带。本发明专利技术基于齿轮的展成法,步骤如下:使用单束激光照射,激光束在加工齿面时沿着齿轮渐开线轨迹运动,在加工齿根时沿着齿槽过渡曲线轨迹运动并使激光束始终垂直于齿轮齿面,以速度V扫描逐个齿面,连续完成整个齿轮齿面的淬火。本发明专利技术使激光沿着齿轮渐开线的轨迹和过渡曲线轨迹运动,并使激光束始终垂直于齿轮齿面,避免了由于对齿面齿根分别淬火而造成搭接处回火带的产生而导致的降低齿轮表面淬硬层硬度的问题,从而提高齿轮表面整体硬度,满足实际应用需求。

Method for avoiding laser tempering zone based on gear generating method for laser surface quenching

The invention relates to a laser hardening method for gear surfaces, so as to avoid the tempering belt generated between spots. The invention is based on the gear generating method. The steps are as follows: using a single laser beam to irradiate the tooth surface, the laser beam moves along the involute track of the gear when machining the tooth surface, moving along the track of the transition curve of the tooth groove when machining the tooth root, and making the laser beam perpendicular to the gear tooth surface all the time, scanning each tooth surface with the speed V, continuously completing the whole gear tooth surface. Quenching surface. The invention makes the laser move along the track of the involute and the transition curve of the gear, and makes the laser beam perpendicular to the gear tooth surface, avoids the problem of reducing the hardness of the hardened layer on the gear surface caused by quenching the root of the tooth surface respectively, and thus improves the overall hardness of the gear surface. Meet the actual application needs.

【技术实现步骤摘要】
基于齿轮展成法的激光表面淬火避免回火带的方法
本专利技术涉及激光表面改性、表面热处理领域,具体是一种基于齿轮展成法的激光表面淬火避免回火带的方法。
技术介绍
齿轮是机械制造行业中应用广泛的零件。为了提高齿轮的承载能力,延长使用寿命,需要对齿轮进行表面硬化处理。激光相变强化是用激光束扫描工件,使工件表层快速升温到AC3临界点以上,受热层在光斑移开时,由于工件基体的热传导作用使温度瞬间进入马氏体区或贝氏体区,发生马氏体相变或贝氏体相变,完成相变强化过程。激光具有加热速度高,冷却速度快,激光方向和参数可控等优点。因此将激光用于齿轮的表面处理,是齿轮硬化处理的新途径。然而针对齿轮齿面激光淬火方式,就目前来说由于齿轮齿廓的形状较为复杂,激光束很难在一次扫描中将整个齿面全部淬硬。只有激光束对每一齿面的齿顶及齿根扫描一次,才能使整个齿面全部淬硬。由于两次扫描带的搭接区为二次淬火区域,附近会出现一定程度的回火而形成回火带,而一旦形成回火带,就会降低齿轮表面局部的硬度,使得齿面的淬硬硬度分布不均匀,影响产品质量。另外,如采用周向连续扫描的方法(即齿轮连续转动,光斑轴向移动,在齿面上形成螺旋形间隔硬化带),则会存在几个主要问题:1)在齿面上形成了硬化带之间的窄小回火区,回火带的硬度比硬化带的硬度低10HRC左右;2)光斑从齿根移动到齿顶的过程中,功率密度逐渐增强,如果激光参数和扫描运动参数选择不当,则齿顶部分容易烧熔,并且齿轮的模数越大,这种情况越显著;3)采用周向连续扫描的最佳强化点很难控制在最需要强化的位置上。所以开发一种新型的针对齿轮表面激光淬火时避免产生回火带的方法对齿轮齿面的激光表面硬化以及齿轮表面质量的提高具有重要的意义。
技术实现思路
为了在齿轮表面进行激光淬火时避免回火带的产生,本专利技术提供了一种通过改变光斑及激光束的扫描方式,从而避免了由于对齿面齿根分别淬火而造成搭接处回火带的产生而导致的降低齿轮表面淬硬层硬度的问题的基于齿轮展成法的激光扫描和淬火的方法。本专利技术的技术方案:一种基于齿轮展成法的激光表面淬火避免回火带的方法,步骤如下:使用单束激光照射,激光束在加工齿面时沿着齿轮渐开线轨迹运动,在加工齿根时沿着齿槽过渡曲线轨迹运动并使激光束始终垂直于齿轮齿面,以速度V扫描逐个齿面,连续完成整个齿轮齿面的淬火。优选地,激光束的光斑形状应采用长条状光斑,光斑长度为齿轮齿面宽度W。优选地,基于齿轮展成法的激光表面淬火方法为连续不间断地一次完成整个齿轮表面的淬火方法,从而避免了分别对齿面和齿根淬火时的搭接区域形成的回火带,使淬硬层能够很好地沿着齿轮表面均匀分布。优选地,该方法适用于齿轮、花键齿形表面的激光淬火。本专利技术基于齿轮切齿方法中的展成法,利用单道激光束垂直照射齿轮齿面,同时采用长条状光斑(光斑长度等于齿轮齿面的宽度),齿面沿着齿轮渐开线型线扫描运动,齿根沿着齿槽过渡曲线型线扫描运动,逐一连续地加热齿轮的齿面齿根,不间断地一次完成齿轮的激光淬火,从而避免了分别对齿根齿面两次淬火而产生的回火带。本专利技术具有如下特点:1.本专利技术涉及齿轮加工以及金属材料热处理的基本原理。根据齿轮加工方法中常见的展成法,结合激光表面淬火的技术,通过改变激光束的扫描方式,避免了由于对齿面齿根分别淬火而造成搭接处回火带的产生而导致的降低齿轮表面淬硬层硬度的问题;2.采用大面积光斑,增大受热面积并保证受热均匀,使得齿根齿面一次加热完成淬火,提高了工作效率。附图说明图1和图2为本专利技术基于齿轮展成法的激光束照射示意图;图3为激光束运动方向即齿轮渐开线轨迹AK;图中:W为展成法照射的激光束宽度。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进行详细的说明,但并不是对本专利技术保护范围的限制。如图1、图2、图3所示,本专利技术是一种主要基于齿轮展成法的激光表面淬火的方法,具体实施方法如下:1.清洗齿轮表面,除去油污;2.采用单束激光束以图1所示的方向照射齿轮表面,形成如图2所示W宽度的长条状光斑,通过机械手编程使得激光束沿着齿轮渐开线的方向以一定的速度v进行扫描(如图3中AK线所示),并使激光束与齿轮齿面保持垂直,一次完成整个齿轮表面的淬火;3.完成激光淬火后检测齿轮表面的硬度及淬火硬化层的深度。综上,本专利技术是一种针对齿轮表面进行激光表面淬火的方法,通过齿轮展成法的方式进行激光扫描,从而避免了因为二次淬火所产生的回火带,从而提高齿轮表面质量,缩短工时。本文档来自技高网
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基于齿轮展成法的激光表面淬火避免回火带的方法

【技术保护点】
1.一种基于齿轮展成法的激光表面淬火避免回火带的方法,其特征在于:其步骤如下:使用单束激光照射,激光束在加工齿面时沿着齿轮渐开线轨迹运动,在加工齿根时沿着齿槽过渡曲线轨迹运动并使激光束始终垂直于齿轮齿面,以速度V扫描逐个齿面,连续完成整个齿轮齿面的淬火。

【技术特征摘要】
1.一种基于齿轮展成法的激光表面淬火避免回火带的方法,其特征在于:其步骤如下:使用单束激光照射,激光束在加工齿面时沿着齿轮渐开线轨迹运动,在加工齿根时沿着齿槽过渡曲线轨迹运动并使激光束始终垂直于齿轮齿面,以速度V扫描逐个齿面,连续完成整个齿轮齿面的淬火。2.根据权利要求1所述的基于齿轮展成法的激光表面淬火避免回火带的方法,其特征在于:激光束的光斑形状应采用长条状光斑,光斑长度为齿轮齿面宽度W...

【专利技术属性】
技术研发人员:吴韬陆堰龙余勤跃石淑琴段佳伟黄世凡
申请(专利权)人:杭州盛镭激光科技有限公司
类型:发明
国别省市:浙江,33

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