60°锥齿轮加工工艺制造技术

本发明专利技术公开了齿轮加工制造领域内的60°锥齿轮加工工艺，包括备料、毛坯两端划钻中心孔、粗车见光、探伤、热处理、粗车、毛坯复验、半精车、粗铣齿、倒角、热处理、喷丸、精车、粗磨、精铣齿、着色滚检、检测、精磨、终检的步骤，通过本方案的工艺能够完成对60°轴交角锥齿轮的加工制造，生产的60°轴交角锥齿轮成型质量好，内部缺陷少，啮合精度高，传动平稳性好，适用于特殊部件结构，能保证设备刚性，缩小外形尺寸，减少占用空间的浪费。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及齿轮加工制造领域，具体涉及一种60°锥齿轮加工工艺。
技术介绍
随着机械工业的发展与科学技术的进步，众多工业部门对齿轮产品性能的要求愈来愈高，促使齿轮产品向高精度、高速度、高强度、低噪音、小型化方向发展。目前，齿轮的制造技术水平已难以满足高精度齿轮产品的生产要求，进一步提高齿轮精加工水平，在齿轮制造领域引入特种加工和复合加工方法势在必行。锥齿轮用于传递相交轴之间的运动和动力，无特殊要求时，取轴交角90°。对于钢厂轧机、大型加工设备等特殊部件结构，需采用非90°的轴交角，保证设备刚性，缩小外形尺寸，而对于60°轴交角弧齿锥齿轮目前还没有专用的加工工艺方法。
技术实现思路
本专利技术意在提供60°锥齿轮加工工艺，以实现对60°轴交角弧齿锥齿轮的加工制造。为达到上述目的，本专利技术的基础技术方案如下：60°锥齿轮加工工艺，包括以下步骤：A、备料；B、探伤，用超声波对工件进行检测，检测后的工件缺陷容许≤φ2mm，底波降低量≤6dB；C、粗车，车出齿轮轴和齿轮体，从锥齿轮粗车体上切取第一本体试样和第二本体试样；D、毛坯复检，对第一本体试样进行化学成分、晶粒度、非金属夹杂物的复验，对第二本体试样进行机械性能复验；E、粗铣齿，用铣刀对齿轮体进行粗铣加工，创建60°轴交角锥齿轮副模型，确定啮合区位置；60°轴交角锥齿轮副模型包括分锥角之和等于60°的大轮和小轮，分锥角的计算公式为tan小轮分锥角＝sin60°/(大轮齿数/小轮齿数+cos60°)；加工时齿形的修形参数为0.01倍的模数，齿形的修向参数为0.2倍的模数；对齿形加工时铣出左、右齿面，先对齿的左侧面加工，再对齿的右侧面进行加工，每个齿的左侧面沿背锥到前锥方向加工，右侧面沿前锥到背锥方向加工，沿齿高方向层层递进加工成齿形，中点分度圆弦齿厚度预留1mm厚的精铣齿量，对齿廓倒角1.5×45°，对齿顶倒圆角R1，成型为一体式60°轴交角锥齿轮；F、热处理；G、喷丸；H、精车，对喷丸处理后的锥齿轮进行精车，使齿轮轴、齿轮体各台阶的外圆单边留0.3mm余量，端面留0.2mm余量；I、粗磨，粗磨齿轮轴、齿轮体各台阶的外圆，单边留0.15mm余量，磨削长度到成品；J、精铣齿，对左右齿面进行精加工，中点齿厚加工到成品；先对齿的左侧面加工，再对齿的右侧面进行加工，每个齿的左侧面沿背锥到前锥方向加工，右侧面沿前锥到背锥方向加工，沿齿高方向层层递进加工成齿形；K、着色滚检，对锥齿轮进行着色检验啮合精度；L、检测，着色滚检后的成品锥齿轮送齿轮检测仪检测其齿部精度，并进行磁粉探伤，使之工件探伤后线性缺陷≤0.5，圆形缺陷≤0.1；M、精磨，将检测后的工件进行精磨，精磨工件各台阶外圆到成品；N、终检。本方案的原理及优点是：加工前准备整体原料，对原料进行超声波探伤检测，规避原料内部缺陷，降低原料内部缺陷对齿轮质量造成的影响。粗车的时候取用第一本体试样和第二本体试样分别用于化学成分、晶粒度、非金属夹杂物和机械性能的复验，符合材料测验的合理性。粗铣齿时先通过公式计算出来的锥齿轮大轮和小轮分锥角之和为60°，确定锥齿轮大轮和小轮的分锥角，通过分锥角之和确定锥齿轮使用时的轴交角为60°，修形参数为为0.01倍的模数，这样与未修形时相比,进入啮合位置载荷下降约20％，退出啮合位置载荷下降约40％，改善齿轮传动的平稳性。修向参数为0.2倍的模数，这样轮齿上载荷最小,载荷沿齿宽对称分布，改善齿轮使用时产生的偏载现象，使齿轮传动更加平稳，使用效果更好，使用寿命更长。铣齿时单面加工，左侧沿背锥向前锥，右侧从前锥向背锥加工，层层递进加工齿高，这样对刀具的磨损小，降低刀具磨损对齿形加工带来的误差影响，提高齿轮精度。中点分度圆弦齿厚预留精铣齿量到1mm，为后续精铣齿的加工做准备；锥齿轮的齿顶倒圆角，能避免棱角刮伤其它设备或者人员，防止应力集中与啮合干涉，这样完成60°轴交角弧齿锥齿轮的粗加工，初步成型60°轴交角锥齿轮。喷丸处理，提高齿疲劳强度和消除热处理应力，精车、粗磨、精铣齿完成60°轴交角锥齿轮的精加工，进一步提高齿轮啮合精度。进行着色滚检和检测完成对60°轴交角齿轮的啮合检测和内部缺陷检测，保障成品质量，再通过精磨对成品表面进行抛光处理，去除成品表面缺陷，进一步提高成品精度。通过本方案的工艺能够完成对60°轴交角锥齿轮的加工制造，生产的60°轴交角锥齿轮成型质量好，内部缺陷少，啮合精度高，传动平稳性好，轴交角为60°轴交角，适用于特殊部件结构，能保证设备刚性，缩小外形尺寸，减少占用空间的浪费。优选方案一，作为基础方案的一种改进，所述着色滚检步骤中，机床轴交角调至60°，装夹锥齿轮副进行啮合实验，轻载时啮合区域中长度方向占总齿宽的45％～65％，高度方向占全齿高的50％，接触位置在啮合区域的中部偏锥齿轮小端，确定安装距及侧隙，在滚检机上进行轻载运行5～10分钟，检测噪音≤80分贝。齿轮啮合接触区域有大小、位置要求，接触区比例过小，传递的扭矩达不到要求，比例过大，加载后会出现啮合干涉，容易断齿。设定啮合区域中长度方向占总齿宽的45％～65％，高度方向占全齿高的50％，这样设置对加工完成的锥齿轮进行啮合区域的检测，能直观有效的反映齿轮的啮合情况，便于及时解决该问题，降低问题发现不及时带来的后续补救成本。优选方案二，作为基础方案的一种改进，所述粗铣齿采用硬质合金棒铣刀，棒铣刀以顺铣的方式对锥齿轮粗车体进行铣削加工，棒铣刀进刀路径平行于锥齿轮粗车体的面锥设置。采用硬质合金棒铣刀其铣削速度较高、加工表面质量也较好,并可加工带有硬皮和淬硬层的工件，切削平稳性更好,加工精度更高。优选方案三，作为基础方案的一种改进，所述备料步骤包括将毛坯正火升温到930℃保温3小时，在空气中冷却到室温，再升温到680℃保温3小时，再在空气中冷却到室温，在毛坯的两端划钻B5中心孔，去除工件表面氧化层，得到锥齿轮粗车体。这样处理能细化毛坯的组织，达到非金属夹杂物要求，使其布氏硬度达到HB215～235，便于加工。优选方案四，作为基础方案的一种改进，所述热处理步骤包括将锥齿轮除齿牙外其余部分涂0.3mm厚的防渗碳层后在920～930℃保温8小时，然后空冷至400～500℃，再升温至820～830℃保温4小时后进行油淬，油温为60℃，使得齿面硬度为HRC56～60，芯部硬度为HRC30～42。这种热处理工艺同时有随炉的试样可以进行硬度检测，使工件的表面层具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持着低碳钢的韧性和塑性。优选方案五，作为基础方案的一种改进，所述喷丸步骤包括用2.5mm的铁砂对锥齿轮齿面进行喷丸处理，使齿面硬度为HRC58～62。这样处理后使得锥齿轮的齿面耐磨性提高，长期使用过程中不易被磨损。加工齿形时采用越齿数加工。优选方案六，作为基础方案至优选方案五任意一种的改进，加工齿形时采用越齿数加工，采用越齿数加工，对轮齿进行间隔性加工，减少刀具磨损对齿轮累计精度误差的影响。优选方案七，作为优选方案六的一种改进，所述探伤步骤使用的超声波频率为2.5MHz。采用此频率的超声波检测效果更好，能有效检测出工件内部的延伸缺陷和密集缺陷区。具体实施方式下面通过具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明：实施例如下：60°锥齿轮加工工艺本文档来自技高网...

【技术保护点】
60°锥齿轮加工工艺，包括以下步骤：A、备料；B、探伤，用超声波对工件进行检测，检测后的工件缺陷容许≤φ2mm，底波降低量≤6dB；C、粗车，车出齿轮轴和齿轮体，从锥齿轮粗车体上切取第一本体试样和第二本体试样；D、毛坯复检，对第一本体试样进行化学成分、晶粒度、非金属夹杂物的复验，对第二本体试样进行机械性能复验；E、粗铣齿，用铣刀对齿轮体进行粗铣加工，铣出左、右齿面，中点分度圆弦齿厚度预留1mm厚的精铣齿量，对齿廓倒角1.5×45°，对齿顶倒圆角R1，成型为一体式60°轴交角锥齿轮；F、热处理；G、喷丸；H、精车，对喷丸处理后的锥齿轮进行精车，使齿轮轴、齿轮体各台阶的外圆单边留0.3mm余量，端面留0.2mm余量；I、粗磨，粗磨齿轮轴、齿轮体各台阶的外圆，单边留0.15mm余量，磨削长度到成品；J、精铣齿，对左右齿面进行精加工，中点齿厚加工到成品；K、着色滚检，对锥齿轮进行着色检验啮合精度；L、检测，着色滚检后的成品锥齿轮送齿轮检测仪检测其齿部精度，并进行磁粉探伤，使之工件探伤后线性缺陷≤0.5，圆形缺陷≤0.1；M、精磨，将检测后的工件进行精磨，精磨工件各台阶外圆到成品；N、终检；其特征在于：所述粗铣齿步骤中包括创建60°轴交角锥齿轮副模型；所述60°轴交角锥齿轮副模型包括分锥角之和等于60°的大轮、小轮，分锥角的计算公式为tan小轮分锥角=sin60°/（大轮齿数/小轮齿数+cos60°）；加工时齿形的修形参数为0.01倍的模数，齿形的修向参数为0.2倍的模数；对齿形加工时先对齿的左侧面加工，再对齿的右侧面进行加工，每个齿的左侧面沿背锥到前锥方向加工，右侧面沿前锥到背锥方向加工，沿齿高方向层层递进加工成齿形。...

【技术特征摘要】
1.60°锥齿轮加工工艺，包括以下步骤：A、备料；B、探伤，用超声波对工件进行检测，检测后的工件缺陷容许≤φ2mm，底波降低量≤6dB；C、粗车，车出齿轮轴和齿轮体，从锥齿轮粗车体上切取第一本体试样和第二本体试样；D、毛坯复检，对第一本体试样进行化学成分、晶粒度、非金属夹杂物的复验，对第二本体试样进行机械性能复验；E、粗铣齿，用铣刀对齿轮体进行粗铣加工，铣出左、右齿面，中点分度圆弦齿厚度预留1mm厚的精铣齿量，对齿廓倒角1.5×45°，对齿顶倒圆角R1，成型为一体式60°轴交角锥齿轮；F、热处理；G、喷丸；H、精车，对喷丸处理后的锥齿轮进行精车，使齿轮轴、齿轮体各台阶的外圆单边留0.3mm余量，端面留0.2mm余量；I、粗磨，粗磨齿轮轴、齿轮体各台阶的外圆，单边留0.15mm余量，磨削长度到成品；J、精铣齿，对左右齿面进行精加工，中点齿厚加工到成品；K、着色滚检，对锥齿轮进行着色检验啮合精度；L、检测，着色滚检后的成品锥齿轮送齿轮检测仪检测其齿部精度，并进行磁粉探伤，使之工件探伤后线性缺陷≤0.5，圆形缺陷≤0.1；M、精磨，将检测后的工件进行精磨，精磨工件各台阶外圆到成品；N、终检；其特征在于：所述粗铣齿步骤中包括创建60°轴交角锥齿轮副模型；所述60°轴交角锥齿轮副模型包括分锥角之和等于60°的大轮、小轮，分锥角的计算公式为tan小轮分锥角=sin60°/（大轮齿数/小轮齿数+cos60°）；加工时齿形的修形参数为0.01倍的模数，齿形的修向参数为0.2倍的模数；对齿形加工时先对齿的左侧面加工，再对齿的右侧面进行加工，每个齿的左侧面沿背锥到前锥方向加工，右侧面沿前锥到背锥方向加工，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张军警，杜华，
申请(专利权)人：重庆智展齿轮传动有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;50