一种齿轮加工方法与流程

时间:2020-11-09

  齿轮是轮缘上有齿,能连续啮合传递运动和动力的机械元件,其在机械传动及整个机械领域中的应用极其广泛。在齿轮传动中,齿轮的精度对于保证传动系统的传动精度以及传动稳定性尤为重要,而齿轮的精度跟齿轮的加工方法密切相关。通常,齿轮的机械加工方法包括:齿轮毛坯加工、齿面加工、热处理工艺及齿面的精加工等,在编制工艺时,常常因齿轮结构、精度等级、生产批量和生产环境的不同,而采用不同的工艺方案。然而现有技术中,为了提高齿轮的精度和强度,使得齿轮加工过程繁琐,导致生产效率低下,且生产效率低。

  针对现有技术的不足,本发明的目的在于提供一种加工过程简单、生产效率高的齿轮加工方法,其能够有效提高齿轮的加工精度。

  S2、将齿坯放入正火炉中进行正火,温度由室温加热至950~960℃,并保持1~1.5h后进行空气冷却;

  S4、利用滚齿机在齿坯外周进行滚齿,在滚齿的同时对齿坯及滚齿机的滚刀喷淋水雾;

  S6、剃齿后进行渗碳处理,加热至860~890℃并保持1~1.5h,渗碳形成的渗碳层的厚度为2~2.5mm,表面硬度为HRC58~62;

  S7、渗碳处理后送入热处理炉中加热到910~930℃,并保温4~5h后用淬火液冷却;

  S10、磨床上对中心孔的两端面、齿边缘进行粗磨和精磨,使齿轮的根部加工有圆弧状的过渡段,再进行抛光,形成齿轮;

  其中,步骤S6中,加热至860℃并保持1h,使渗碳层的厚度为2.2mm,表面硬度为HRC58。

  步骤S81、回火后浸入油液中,加热至240~280℃并保持4.5~6h。

  本发明的齿轮加工方法,其通过采用锻造件作为齿坯,将其锻造形成圆柱状,用于外圆柱齿轮加工生产,之后依次采用正火、车加工钻中心孔、滚齿、剃齿、渗碳处理、淬火、回火、深冷处理、打磨及齿轮几何精度检验,从而实现外圆柱齿轮的加工,其加工过程简单、生产效率高,能够有效提高齿轮的加工精度。

  如无具体说明,本发明的各种原料均可市售购得,或根据本领域的常规方法制备得到。

  步骤S1、下料并锻造形成圆柱状齿坯,齿坯的材料为20CrMnTi。其中,20CrMnTi是渗碳钢,渗碳钢通常为含碳量为0.17%~0.24%的低碳钢,汽车上多用其制造传动齿轮,是中淬透性渗碳钢中CrMnTi钢,其淬透性较高,在保证淬透情况下,特别是具有较高的低温冲击韧性,具有良好的加工性,加工变形微小,抗疲劳性能相当好,主要用途有:用于轴类,活塞类零配件以及汽车,飞机各种特殊零件部位。

  在本发明实施例中,采用20CrMnTi用作齿坯用料,才得以配合后续热处理工艺达到良好的性能。

  步骤S2、将齿坯放入正火炉中进行正火,温度由室温加热至950~960℃,并保持1~1.5h后进行空气冷却;例如加热温度可以为950℃、951℃、952℃、953℃、954℃、955℃、956℃、957℃、958℃、959℃、960℃,而保持时间可以为1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h,优选的,在本实施例中,温度由室温加热至955℃,并保持1.5h。通过正火处理,改善齿坯的切削加工性能,便于后续切削加工。

  步骤S3、车加工钻中心孔。采用车床加工中心孔,具体为:粗车、精车。通过车加工中心孔后,利用中心孔实现与机床夹具的精确定位,进行后续加工。

  步骤S4、利用滚齿机在齿坯外周进行滚齿。其中,滚齿加工是展成法原理来加工齿轮,用滚刀来加工对轮相当于圆柱齿轮副啮合,而滚刀采用粉末冶金高速钢制成,能够制造较大的承受冲击载荷,可靠性强。

  在本发明实施例中,在滚齿的同时对齿坯及滚齿机的滚刀喷淋水雾,能够达到实时降温并保持环境温度的目的,从而保证滚刀的持续滚齿操作,以使滚齿加工后的齿形一致性更好。

  步骤S6、剃齿后进行渗碳处理,加热至860~890℃并保持1~1.5h,渗碳形成的渗碳层的厚度为2~2.5mm,表面硬度为HRC58~62;例如加热温度为860℃、865℃、870℃、875℃、880℃、885℃、890℃,保持时间为1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h、1.5h,渗碳形成的渗碳层的厚度为2mm、2.1mm、2.2mm、2.3mm、2.4mm、2.5mm,表面硬度为HRC58、HRC59、HRC60、HRC61、HRC62;优选的,在本实施例中,步骤S6中,加热至860℃并保持1h,使渗碳层的厚度为2.2mm,表面硬度为HRC58。

  步骤S7、渗碳处理后送入热处理炉中加热到910~930℃,并保温4~5h后用淬火液冷却;优选的,在本实施例中,步骤S7中,加热至925℃,保温时间为5h。

  步骤S8、淬火后送入回火炉中加热到300~345℃,保温0.8~1.5h;优选的,在本实施例中,步骤S8中,加热至330℃,保温时间为1h。

  步骤S81、回火后浸入油液中,加热至240~280℃并保持4.5~6h;优选的,在本实施例中,步骤S81中,加热至265℃,保持时间为5h。

  步骤S9、回火后装入容器,加入液氮进行深冷处理,时间为10~12h;优选的,在本实施例中,步骤S9中,时间为10h。

  步骤S10、磨床上对中心孔的两端面、齿边缘进行粗磨和精磨,使齿轮的根部加工有圆弧状的过渡段,再进行抛光,形成齿轮。

  本发明的齿轮加工方法,通过依次采用正火、车加工钻中心孔、滚齿、剃齿、渗碳处理、淬火、回火、深冷处理、打磨及齿轮几何精度检验,从而实现外圆柱齿轮的加工,其加工过程简单、生产效率高,能够有效提高齿轮的加工精度。

  申请人声明,本发明通过上述实施例来说明本发明的详细工艺设备和工艺流程,但本发明并不局限于上述详细工艺设备和工艺流程,即不意味着本发明必须依赖上述详细工艺设备和工艺流程才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了,对本发明的任何改进,对本发明产品各原料的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等,均落在本发明的保护范围和公开范围之内。