一种高铁减速机齿轮的热处理工序及其加工方法技术

本发明专利技术提出了一种高铁减速机齿轮的热处理工序及其加工方法，热处理工序包括预处理、加热一区、起始渗碳二区、强渗碳三区、扩散渗碳四区、淬火渗碳五区，优化了加工步骤以及加工工装，本发明专利技术消除齿轮传动过程中非接触面干涉现象，改善接触印痕形状与位置，降低齿轮副传动噪音，实现了高精度、高强度、平稳性传动，解决了高铁减速机齿轮在强扭距作用下发生的早期失效。

【技术实现步骤摘要】
一种高铁减速机齿轮的热处理工序及其加工方法
本专利技术涉及减速机齿轮加工
，特别是指一种高铁减速机齿轮的热处理工序及其加工方法。
技术介绍
高铁减速机齿轮主要应用于高铁机车桥体主减速器，是机车传动系中减小转速、增大扭矩的主要部件。高铁机车桥体主减速器是通过一组齿轮副来实现减速和改变力的传递方向，齿轮副包括主动锥齿轮和从动锥齿轮，主动锥齿轮为螺旋齿轮轴等，从动锥齿轮为螺旋伞齿轮，两者相啮合来传递动力，整个减速机结构总成中需要用到多个齿轮，通过它们之间相互配合来使用。齿轮的热处理工艺直接影响了齿轮的表面硬度、心部硬度和金相组织，对齿轮的各项性能有重要影响，30CrMnTi钢用于齿轮的加工，齿轮加工过程的工艺步骤设计以及齿轮渗碳热处理工艺，对齿轮的表面硬度、心部硬度以及各项金相都有着重要的影响，而上述参数影响着齿轮的冲击韧性以及耐磨损性能等。铁路机车减速机齿轮在传动过程中由于受力较大，特别是高铁驱动桥体减速机齿轮的传动，使用时间比较长以后，对齿轮的载荷冲击及磨损也比较严重，从而会影响整个铁路机车减速机的使用性能，高铁减速机齿轮在强扭距作用下容易发生的早期失效。
技术实现思路
本专利技术提出一种高铁减速机齿轮的热处理工序及其加工方法，消除齿轮传动过程中非接触面干涉现象，改善接触印痕形状与位置，降低齿轮副传动噪音，实现了高精度、高强度、平稳性传动，解决了高铁减速机齿轮在强扭距作用下发生的早期失效。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种高铁减速机齿轮的热处理工序，采用双排连续炉进行渗碳处理，周期为双排80±5min，包括以下步骤：(1)预处理：将齿轮送至预处理炉，预处理炉的温度460±10℃，预处理炉的料架料位为3个；(2)加热一区：齿轮进入加热一区，加热一区的温度为870±5℃，甲醇流量为20±5ml/min，加热一区的料架料位为10个；(3)起始渗碳二区：齿轮进入渗碳二区，渗碳二区的温度为890±5℃，碳势为0.9±0.05％，甲醇流量为25±5ml/min，丙酮流量为20±3ml/min，渗碳二区的料架料位为6个；(4)强渗碳三区：齿轮进入渗碳三区，渗碳三区的温度为910±5℃，碳势为1.05±0.05％，甲醇流量为30±5ml/min，丙酮流量为20±3ml/min，渗碳二区的料架料位为10个；(5)扩散渗碳四区：齿轮进入渗碳四区，渗碳四区的温度为890±5℃，碳势为0.8±0.05％，甲醇流量为25±5ml/min，丙酮流量为0-10ml/min，空气流量为0-1m3/h，渗碳四区的料架料位为10个；(6)淬火渗碳五区：齿轮进入渗碳五区，渗碳五区的温度为790±5℃，碳势为0.75±0.05％，甲醇流量为20±5ml/min，丙酮流量为0-10ml/min，空气流量为0-1m3/h，渗碳五区的料架料位为6个。进一步地，步骤(6)渗碳完成后，从动锥齿轮进行淬火回火处理，包括以下步骤：1)淬火：介质为Y15-II快速淬火油，温度80±10℃，淬火时间30min；2)清洗：齿轮淬火后进入碱水槽，碱水槽的温度为80±10℃，浸洗10min，然后进入清水槽，清水槽的温度为80±10℃，喷淋8min；3)回火：温度180±5℃，回火时间12h，回火2次；4)抛丸：回火后进行抛丸处理。一种高铁减速机齿轮的加工方法，齿轮分为主动锥齿轮和从动锥齿轮，从动锥齿轮在进行所述的热处理工序前，需先进行车内孔、车面锥、切齿、粗磨齿、热前检查、齿端倒角/齿顶磨棱和热前清洗工序，从动锥齿轮在完成热处理工序后，进行热后硬车、磨齿、配对、热后清洗、磁粉探伤和包装入库工序。进一步地，所述的齿端倒角/齿顶磨棱：使用角磨机将从动锥齿轮的轮齿大端和小端分别倒角2×45°，倒角深度至齿根，并去除齿端毛刺；使用角磨机对从动锥齿轮的轮齿凹凸面齿顶沿齿向螺旋线方向进行磨棱倒角1.1-1.5×45°，保证倒角线平滑无扭曲。进一步地，所述切齿、粗磨齿和磨齿工序均采用弹性夹具对从动锥齿轮进行固定，弹性夹具包括本体和连接轴，连接轴的端部同轴滑动穿过本体，且设置有连接座，连接座的外侧同轴套装有弹簧夹头和定位套，定位套位于弹簧夹头远离本体的一侧，本体的一端与机床相连，另一端为锥形套，且置于连接座和弹簧夹头之间，弹簧夹头的内侧壁为与锥形套压接配合的锥形面，弹簧夹头包括中空的环形夹头，环形夹头的侧壁上沿轴向设置有多个开槽。进一步地，锥形套的外侧壁上对称设置有第一导向柱，弹簧夹头上设置有与第一导向柱配合的第一导向槽；连接轴的外侧滑动套装有同轴的导向套，导向套上设置有第二导向柱，连接轴上设置有与第二导向柱配合的第二导向槽，本体上设置有第三导向柱，连接座上设置有与第三导向柱配合的第三导向槽。一种高铁减速机齿轮的加工方法，齿轮分为主动锥齿轮和从动锥齿轮，主动锥齿轮在进行所述的热处理工序前，需先进行车小端端面打中心孔、车大端端面打中心孔、精车杆部、精车面锥、粗磨轴颈、攻丝、铣齿、粗磨齿、齿顶磨棱、齿端磨棱倒角和热前清洗，主动锥齿轮在完成热处理工序后，进行精磨轴颈、磨齿、配磨锥度、磁粉探伤和包装入库。进一步地，所述齿顶磨棱：主动锥齿轮的轮齿齿顶两侧倒角0.7-1.0×35°。进一步地，所述齿端磨棱倒角：调整角磨机的拉杆旋入距离，保证设定的拉紧力；安装刀具，调整倒角臂，将砂轮片按照齿形倾斜角度倾斜，使磨削刃与齿端楞边平行，主动锥齿轮的轮齿大端、小端分别倒角1.8×45°，倒角深度至齿根。本专利技术的有益效果：1、本专利技术提高了产品的强度及热处理的高淬透性，提高了冲击韧性，渗碳后可降温直接淬火，弯曲强度较高、耐磨性能好，适用于截面较大的重负荷渗碳件及受力较大的减速机齿轮；2、使用高精度定位工装弹性夹具，通过本体的锥形套和弹簧夹头内侧壁的锥度压接配合，锥形套挤压弹簧夹头实现对盆齿的固定夹紧，保证了对工件夹紧的稳定性以及同轴度，齿形加工实现高精度加工的技术要求；3、消除齿轮传动过程中非接触面干涉现象，改善接触印痕形状与位置，降低齿轮副传动噪音，实现了高精度、高强度、平稳性传动，解决了高铁减速机齿轮在强扭距作用下发生的早期失效。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为从动锥齿轮的结构示意图；图2为弹性夹具的结构示意图；图3为弹簧夹头的结构示意图；图4为主动锥齿轮的结构示意图；图5为从动锥齿轮齿牙的结构示意图；图6为大齿凹面的结构示意图；图7为大齿凸面的结构示意图；图8为齿轮接触面ATCA的分析图(比例为22*41)；图9为齿面失配拓扑分析(比例为22*41)；图10为有限元加载的齿面重合度分析图(加载扭矩30000本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高铁减速机齿轮的热处理工序，其特征在于：采用双排连续炉进行渗碳处理，周期为双排80±5min，包括以下步骤：/n(1)预处理：将齿轮送至预处理炉，预处理炉的温度460±10℃，预处理炉的料架料位为3个；/n(2)加热一区：齿轮进入加热一区，加热一区的温度为870±5℃，甲醇流量为20±5ml/min，加热一区的料架料位为10个；/n(3)起始渗碳二区：齿轮进入渗碳二区，渗碳二区的温度为890±5℃，碳势为0.9±0.05％，甲醇流量为25±5ml/min，丙酮流量为20±3ml/min，渗碳二区的料架料位为6个；/n(4)强渗碳三区：齿轮进入渗碳三区，渗碳三区的温度为910±5℃，碳势为1.05±0.05％，甲醇流量为30±5ml/min，丙酮流量为20±3ml/min，渗碳二区的料架料位为10个；/n(5)扩散渗碳四区：齿轮进入渗碳四区，渗碳四区的温度为890±5℃，碳势为0.8±0.05％，甲醇流量为25±5ml/min，丙酮流量为0-10ml/min，空气流量为0-1m

【技术特征摘要】
1.一种高铁减速机齿轮的热处理工序，其特征在于：采用双排连续炉进行渗碳处理，周期为双排80±5min，包括以下步骤：
(1)预处理：将齿轮送至预处理炉，预处理炉的温度460±10℃，预处理炉的料架料位为3个；
(2)加热一区：齿轮进入加热一区，加热一区的温度为870±5℃，甲醇流量为20±5ml/min，加热一区的料架料位为10个；
(3)起始渗碳二区：齿轮进入渗碳二区，渗碳二区的温度为890±5℃，碳势为0.9±0.05％，甲醇流量为25±5ml/min，丙酮流量为20±3ml/min，渗碳二区的料架料位为6个；
(4)强渗碳三区：齿轮进入渗碳三区，渗碳三区的温度为910±5℃，碳势为1.05±0.05％，甲醇流量为30±5ml/min，丙酮流量为20±3ml/min，渗碳二区的料架料位为10个；
(5)扩散渗碳四区：齿轮进入渗碳四区，渗碳四区的温度为890±5℃，碳势为0.8±0.05％，甲醇流量为25±5ml/min，丙酮流量为0-10ml/min，空气流量为0-1m3/h，渗碳四区的料架料位为10个；
(6)淬火渗碳五区：齿轮进入渗碳五区，渗碳五区的温度为790±5℃，碳势为0.75±0.05％，甲醇流量为20±5ml/min，丙酮流量为0-10ml/min，空气流量为0-1m3/h，渗碳五区的料架料位为6个。


2.根据权利要求1所述的热处理工序，其特征在于：步骤(6)渗碳完成后，从动锥齿轮进行淬火回火处理，包括以下步骤：
1)淬火：介质为Y15-II快速淬火油，温度80±10℃，淬火时间30min；
2)清洗：齿轮淬火后进入碱水槽，碱水槽的温度为80±10℃，浸洗10min，然后进入清水槽，清水槽的温度为80±10℃，喷淋8min；
3)回火：温度180±5℃，回火时间12h，回火2次；
4)抛丸：回火后进行抛丸处理。


3.一种高铁减速机齿轮的加工方法，齿轮分为主动锥齿轮和从动锥齿轮，其特征在于：从动锥齿轮在进行权利要求1-2之一所述的热处理工序前，需先进行车内孔、车面锥、切齿、粗磨齿、热前检查、齿端倒角/齿顶磨棱和热前清洗工序，从动锥齿轮在完成热处理工序后，进行热后硬车、磨齿、配对、热后清洗、磁粉探伤和包装...

【专利技术属性】
技术研发人员：田瑞，李锐，王亮，孙健，王浩爽，权太保，田瑶俐，
申请(专利权)人：南阳浩帆车辆部件有限公司，
类型：发明
国别省市：河南;41