本發(fā)明涉及齒輪加工制造領(lǐng)域，具體涉及一種60°錐齒輪加工工藝。
背景技術(shù)：
：隨著機(jī)械工業(yè)的發(fā)展與科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，眾多工業(yè)部門(mén)對(duì)齒輪產(chǎn)品性能的要求愈來(lái)愈高，促使齒輪產(chǎn)品向高精度、高速度、高強(qiáng)度、低噪音、小型化方向發(fā)展。目前，齒輪的制造技術(shù)水平已難以滿足高精度齒輪產(chǎn)品的生產(chǎn)要求，進(jìn)一步提高齒輪精加工水平，在齒輪制造領(lǐng)域引入特種加工和復(fù)合加工方法勢(shì)在必行。錐齒輪用于傳遞相交軸之間的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力，無(wú)特殊要求時(shí)，取軸交角90°。對(duì)于鋼廠軋機(jī)、大型加工設(shè)備等特殊部件結(jié)構(gòu)，需采用非90°的軸交角，保證設(shè)備剛性，縮小外形尺寸，而對(duì)于60°軸交角弧齒錐齒輪目前還沒(méi)有專(zhuān)用的加工工藝方法。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明意在提供60°錐齒輪加工工藝，以實(shí)現(xiàn)對(duì)60°軸交角弧齒錐齒輪的加工制造。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的基礎(chǔ)技術(shù)方案如下：60°錐齒輪加工工藝，包括以下步驟：A、備料；B、探傷，用超聲波對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)后的工件缺陷容許≤φ2mm，底波降低量≤6dB；C、粗車(chē)，車(chē)出齒輪軸和齒輪體，從錐齒輪粗車(chē)體上切取第一本體試樣和第二本體試樣；D、毛坯復(fù)檢，對(duì)第一本體試樣進(jìn)行化學(xué)成分、晶粒度、非金屬夾雜物的復(fù)驗(yàn)，對(duì)第二本體試樣進(jìn)行機(jī)械性能復(fù)驗(yàn)；E、粗銑齒，用銑刀對(duì)齒輪體進(jìn)行粗銑加工，創(chuàng)建60°軸交角錐齒輪副模型，確定嚙合區(qū)位置；60°軸交角錐齒輪副模型包括分錐角之和等于60°的大輪和小輪，分錐角的計(jì)算公式為tan小輪分錐角＝sin60°/(大輪齒數(shù)/小輪齒數(shù)+cos60°)；加工時(shí)齒形的修形參數(shù)為0.01倍的模數(shù)，齒形的修向參數(shù)為0.2倍的模數(shù)；對(duì)齒形加工時(shí)銑出左、右齒面，先對(duì)齒的左側(cè)面加工，再對(duì)齒的右側(cè)面進(jìn)行加工，每個(gè)齒的左側(cè)面沿背錐到前錐方向加工，右側(cè)面沿前錐到背錐方向加工，沿齒高方向?qū)訉舆f進(jìn)加工成齒形，中點(diǎn)分度圓弦齒厚度預(yù)留1mm厚的精銑齒量，對(duì)齒廓倒角1.5×45°，對(duì)齒頂?shù)箞A角R1，成型為一體式60°軸交角錐齒輪；F、熱處理；G、噴丸；H、精車(chē)，對(duì)噴丸處理后的錐齒輪進(jìn)行精車(chē)，使齒輪軸、齒輪體各臺(tái)階的外圓單邊留0.3mm余量，端面留0.2mm余量；I、粗磨，粗磨齒輪軸、齒輪體各臺(tái)階的外圓，單邊留0.15mm余量，磨削長(zhǎng)度到成品；J、精銑齒，對(duì)左右齒面進(jìn)行精加工，中點(diǎn)齒厚加工到成品；先對(duì)齒的左側(cè)面加工，再對(duì)齒的右側(cè)面進(jìn)行加工，每個(gè)齒的左側(cè)面沿背錐到前錐方向加工，右側(cè)面沿前錐到背錐方向加工，沿齒高方向?qū)訉舆f進(jìn)加工成齒形；K、著色滾檢，對(duì)錐齒輪進(jìn)行著色檢驗(yàn)嚙合精度；L、檢測(cè)，著色滾檢后的成品錐齒輪送齒輪檢測(cè)儀檢測(cè)其齒部精度，并進(jìn)行磁粉探傷，使之工件探傷后線性缺陷≤0.5，圓形缺陷≤0.1；M、精磨，將檢測(cè)后的工件進(jìn)行精磨，精磨工件各臺(tái)階外圓到成品；N、終檢。本方案的原理及優(yōu)點(diǎn)是：加工前準(zhǔn)備整體原料，對(duì)原料進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè)，規(guī)避原料內(nèi)部缺陷，降低原料內(nèi)部缺陷對(duì)齒輪質(zhì)量造成的影響。粗車(chē)的時(shí)候取用第一本體試樣和第二本體試樣分別用于化學(xué)成分、晶粒度、非金屬夾雜物和機(jī)械性能的復(fù)驗(yàn)，符合材料測(cè)驗(yàn)的合理性。粗銑齒時(shí)先通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)的錐齒輪大輪和小輪分錐角之和為60°，確定錐齒輪大輪和小輪的分錐角，通過(guò)分錐角之和確定錐齒輪使用時(shí)的軸交角為60°，修形參數(shù)為為0.01倍的模數(shù)，這樣與未修形時(shí)相比,進(jìn)入嚙合位置載荷下降約20％，退出嚙合位置載荷下降約40％，改善齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性。修向參數(shù)為0.2倍的模數(shù)，這樣輪齒上載荷最小,載荷沿齒寬對(duì)稱分布，改善齒輪使用時(shí)產(chǎn)生的偏載現(xiàn)象，使齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)，使用效果更好，使用壽命更長(zhǎng)。銑齒時(shí)單面加工，左側(cè)沿背錐向前錐，右側(cè)從前錐向背錐加工，層層遞進(jìn)加工齒高，這樣對(duì)刀具的磨損小，降低刀具磨損對(duì)齒形加工帶來(lái)的誤差影響，提高齒輪精度。中點(diǎn)分度圓弦齒厚預(yù)留精銑齒量到1mm，為后續(xù)精銑齒的加工做準(zhǔn)備；錐齒輪的齒頂?shù)箞A角，能避免棱角刮傷其它設(shè)備或者人員，防止應(yīng)力集中與嚙合干涉，這樣完成60°軸交角弧齒錐齒輪的粗加工，初步成型60°軸交角錐齒輪。噴丸處理，提高齒疲勞強(qiáng)度和消除熱處理應(yīng)力，精車(chē)、粗磨、精銑齒完成60°軸交角錐齒輪的精加工，進(jìn)一步提高齒輪嚙合精度。進(jìn)行著色滾檢和檢測(cè)完成對(duì)60°軸交角齒輪的嚙合檢測(cè)和內(nèi)部缺陷檢測(cè)，保障成品質(zhì)量，再通過(guò)精磨對(duì)成品表面進(jìn)行拋光處理，去除成品表面缺陷，進(jìn)一步提高成品精度。通過(guò)本方案的工藝能夠完成對(duì)60°軸交角錐齒輪的加工制造，生產(chǎn)的60°軸交角錐齒輪成型質(zhì)量好，內(nèi)部缺陷少，嚙合精度高，傳動(dòng)平穩(wěn)性好，軸交角為60°軸交角，適用于特殊部件結(jié)構(gòu)，能保證設(shè)備剛性，縮小外形尺寸，減少占用空間的浪費(fèi)。優(yōu)選方案一，作為基礎(chǔ)方案的一種改進(jìn)，所述著色滾檢步驟中，機(jī)床軸交角調(diào)至60°，裝夾錐齒輪副進(jìn)行嚙合實(shí)驗(yàn)，輕載時(shí)嚙合區(qū)域中長(zhǎng)度方向占總齒寬的45％～65％，高度方向占全齒高的50％，接觸位置在嚙合區(qū)域的中部偏錐齒輪小端，確定安裝距及側(cè)隙，在滾檢機(jī)上進(jìn)行輕載運(yùn)行5～10分鐘，檢測(cè)噪音≤80分貝。齒輪嚙合接觸區(qū)域有大小、位置要求，接觸區(qū)比例過(guò)小，傳遞的扭矩達(dá)不到要求，比例過(guò)大，加載后會(huì)出現(xiàn)嚙合干涉，容易斷齒。設(shè)定嚙合區(qū)域中長(zhǎng)度方向占總齒寬的45％～65％，高度方向占全齒高的50％，這樣設(shè)置對(duì)加工完成的錐齒輪進(jìn)行嚙合區(qū)域的檢測(cè)，能直觀有效的反映齒輪的嚙合情況，便于及時(shí)解決該問(wèn)題，降低問(wèn)題發(fā)現(xiàn)不及時(shí)帶來(lái)的后續(xù)補(bǔ)救成本。優(yōu)選方案二，作為基礎(chǔ)方案的一種改進(jìn)，所述粗銑齒采用硬質(zhì)合金棒銑刀，棒銑刀以順銑的方式對(duì)錐齒輪粗車(chē)體進(jìn)行銑削加工，棒銑刀進(jìn)刀路徑平行于錐齒輪粗車(chē)體的面錐設(shè)置。采用硬質(zhì)合金棒銑刀其銑削速度較高、加工表面質(zhì)量也較好,并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，切削平穩(wěn)性更好,加工精度更高。優(yōu)選方案三，作為基礎(chǔ)方案的一種改進(jìn)，所述備料步驟包括將毛坯正火升溫到930℃保溫3小時(shí)，在空氣中冷卻到室溫，再升溫到680℃保溫3小時(shí)，再在空氣中冷卻到室溫，在毛坯的兩端劃鉆B5中心孔，去除工件表面氧化層，得到錐齒輪粗車(chē)體。這樣處理能細(xì)化毛坯的組織，達(dá)到非金屬夾雜物要求，使其布氏硬度達(dá)到HB215～235，便于加工。優(yōu)選方案四，作為基礎(chǔ)方案的一種改進(jìn)，所述熱處理步驟包括將錐齒輪除齒牙外其余部分涂0.3mm厚的防滲碳層后在920～930℃保溫8小時(shí)，然后空冷至400～500℃，再升溫至820～830℃保溫4小時(shí)后進(jìn)行油淬，油溫為60℃，使得齒面硬度為HRC56～60，芯部硬度為HRC30～42。這種熱處理工藝同時(shí)有隨爐的試樣可以進(jìn)行硬度檢測(cè)，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性。優(yōu)選方案五，作為基礎(chǔ)方案的一種改進(jìn)，所述噴丸步驟包括用2.5mm的鐵砂對(duì)錐齒輪齒面進(jìn)行噴丸處理，使齒面硬度為HRC58～62。這樣處理后使得錐齒輪的齒面耐磨性提高，長(zhǎng)期使用過(guò)程中不易被磨損。加工齒形時(shí)采用越齒數(shù)加工。優(yōu)選方案六，作為基礎(chǔ)方案至優(yōu)選方案五任意一種的改進(jìn)，加工齒形時(shí)采用越齒數(shù)加工，采用越齒數(shù)加工，對(duì)輪齒進(jìn)行間隔性加工，減少刀具磨損對(duì)齒輪累計(jì)精度誤差的影響。優(yōu)選方案七，作為優(yōu)選方案六的一種改進(jìn)，所述探傷步驟使用的超聲波頻率為2.5MHz。采用此頻率的超聲波檢測(cè)效果更好，能有效檢測(cè)出工件內(nèi)部的延伸缺陷和密集缺陷區(qū)。具體實(shí)施方式下面通過(guò)具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明：實(shí)施例如下：60°錐齒輪加工工藝，包括以下步驟：A、備料，鍛造毛坯，將毛坯正火升溫到930℃保溫3小時(shí)，在空氣中冷卻到室溫，再升溫到680℃保溫3小時(shí)，再在空氣中冷卻到室溫，在毛坯的兩端劃鉆B5中心孔，將工件裝夾在車(chē)床上，車(chē)刀車(chē)工件的齒輪體、齒輪軸的各階臺(tái)外圓，去除工件表面氧化層，得到錐齒輪粗車(chē)體；這樣處理能細(xì)化毛坯的組織，達(dá)到非金屬夾雜物要求，使其布氏硬度達(dá)到HB215～235，便于加工；B、探傷，用頻率為2.5MHz的超聲波對(duì)工件進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)后的工件缺陷容許≤φ2mm，底波降低量≤6dB，使工件不產(chǎn)生延伸缺陷與密集缺陷區(qū)；C、粗車(chē)，在車(chē)床上搭中心架，將錐齒輪粗車(chē)體裝夾在車(chē)床上，進(jìn)一步通過(guò)車(chē)工件齒輪體、齒輪軸的各臺(tái)階外圓和長(zhǎng)度，單邊留5mm余量，修兩端中心孔，并從中切取有第一本體試樣與第二本體試樣；D、毛坯復(fù)檢，對(duì)第一本體試樣進(jìn)行化學(xué)成分、晶粒度、非金屬夾雜物的復(fù)驗(yàn)，對(duì)第二本體試樣進(jìn)行機(jī)械性能復(fù)驗(yàn)；復(fù)驗(yàn)要求如下：化學(xué)分析元素CSiMnCrNiMoPS含量(％)0.15-0.2≤0.40.4-0.61.5-1.81.4-1.70.25-0.35≤0.035≤0.035非金屬夾雜物淬火、回火后的機(jī)械性能E、粗銑齒，用硬質(zhì)合金棒銑刀對(duì)齒輪體進(jìn)行粗銑加工，采用硬質(zhì)合金棒銑刀其銑削速度較高、加工表面質(zhì)量也較好,并可加工帶有硬皮和淬硬層的工件，切削平穩(wěn)性更好,加工精度更高；確定大小輪分錐角之和等于60°，分錐角的計(jì)算公式為tan小輪分錐角＝sin60°/(大輪齒數(shù)/小輪齒數(shù)+cos60°)，修形參數(shù)為0.01倍的模數(shù)，修向參數(shù)為0.2倍的模數(shù)，小輪的螺旋角等于大輪螺旋角減去0.07mm，確定嚙合區(qū)位置，棒銑刀以順銑的方式對(duì)錐齒輪粗車(chē)體進(jìn)行銑削加工，棒銑刀進(jìn)刀路徑平行于錐齒輪粗車(chē)體的面錐設(shè)置；采用越齒數(shù)加工方式銑出左、右齒面，先對(duì)齒的左側(cè)面加工，再對(duì)齒的右側(cè)面進(jìn)行加工，每個(gè)齒的左側(cè)面沿背錐到前錐方向加工，右側(cè)面沿前錐到背錐方向加工，沿齒高方向?qū)訉舆f進(jìn)加工成齒形；采用越齒數(shù)加工，對(duì)輪齒進(jìn)行間隔性加工，減少刀具磨損對(duì)齒輪累計(jì)精度誤差的影響；中點(diǎn)分度圓弦齒厚度預(yù)留1mm厚的精銑齒量，對(duì)齒廓倒角1.5×45°，對(duì)齒頂?shù)箞A角R1，成型為一體式60°軸交角弧齒錐齒輪；F、熱處理，將錐齒輪除齒牙外其余部分涂0.3mm厚的防滲碳層后在920～930℃保溫8小時(shí)，然后空冷至400～500℃，再升溫至820～830℃保溫4小時(shí)后進(jìn)行油淬，油溫為60℃，使得齒面硬度為HRC56～60，芯部硬度為HRC30～42；這種熱處理工藝同時(shí)有隨爐的試樣可以進(jìn)行硬度檢測(cè)，使工件的表面層具有高硬度和耐磨性，而工件的中心部分仍然保持著低碳鋼的韌性和塑性；G、噴丸，用2.5mm的鐵砂對(duì)錐齒輪齒面進(jìn)行噴丸處理，使齒面硬度為HRC58～62；這樣處理后使得錐齒輪的齒面耐磨性提高，長(zhǎng)期使用過(guò)程中不易被磨損。加工齒形時(shí)采用越齒數(shù)加工；H、精車(chē)，對(duì)噴丸處理后的錐齒輪進(jìn)行精車(chē)，噴丸后的錐齒輪裝夾在車(chē)床上，車(chē)床卡裝夾背錐方向軸頸，專(zhuān)用工裝的直柄頂尖頂面錐方向軸頸中心孔，車(chē)刀車(chē)齒輪軸、齒輪體各臺(tái)階的外圓單邊留0.3mm余量，端面留0.2mm余量；I、粗磨，精車(chē)后的工件裝夾外圓磨床，雙頂錐齒輪中心孔，粗磨齒輪軸、齒輪體各臺(tái)階的外圓，單邊留0.15mm余量，磨削長(zhǎng)度到成品；J、精銑齒，粗磨后的錐齒輪裝夾，分度頭裝夾齒輪背錐方向軸頸，用專(zhuān)用工裝頂住工件面錐方向的中心孔，對(duì)左右齒面進(jìn)行精加工，中點(diǎn)齒厚加工到成品；先對(duì)齒的左側(cè)面加工，再對(duì)齒的右側(cè)面進(jìn)行加工，每個(gè)齒的左側(cè)面沿背錐到前錐方向加工，右側(cè)面沿前錐到背錐方向加工，沿齒高方向?qū)訉舆f進(jìn)加工成齒形；K、著色滾檢，精銑齒后的齒輪與相配對(duì)的齒輪進(jìn)行著色，機(jī)床軸交角調(diào)至60°，裝夾錐齒輪副進(jìn)行嚙合實(shí)驗(yàn)，輕載時(shí)嚙合區(qū)域中長(zhǎng)度方向占總齒寬的45％～65％，高度方向占全齒高的50％，接觸位置在嚙合區(qū)域的中部偏錐齒輪小端，確定安裝距及側(cè)隙，在滾檢機(jī)上進(jìn)行輕載運(yùn)行5～10分鐘，檢測(cè)噪音≤80分貝；齒輪嚙合接觸區(qū)域有大小、位置要求，接觸區(qū)比例過(guò)小，傳遞的扭矩達(dá)不到要求，比例過(guò)大，加載后會(huì)出現(xiàn)嚙合干涉，容易斷齒。設(shè)定嚙合區(qū)域中長(zhǎng)度方向占總齒寬的45％～65％，高度方向占全齒高的50％，這樣設(shè)置對(duì)加工完成的錐齒輪進(jìn)行嚙合區(qū)域的檢測(cè)，能直觀有效的反映齒輪的嚙合情況，便于及時(shí)解決該問(wèn)題，降低問(wèn)題發(fā)現(xiàn)不及時(shí)帶來(lái)的后續(xù)補(bǔ)救成本；L、檢測(cè)，著色滾檢后的成品錐齒輪送齒輪檢測(cè)儀檢測(cè)其齒部精度，并進(jìn)行磁粉探傷，使之工件探傷后線性缺陷≤0.5，圓形缺陷≤0.1；M、精磨，將檢測(cè)后的工件進(jìn)行精磨，精磨工件各臺(tái)階外圓到成品；N、終檢，精磨后的工件進(jìn)行終檢，檢驗(yàn)各尺寸精度，并做好記錄。本實(shí)施例中，加工前準(zhǔn)備整體原料，對(duì)原料進(jìn)行超聲波探傷檢測(cè)，規(guī)避原料內(nèi)部缺陷，降低原料內(nèi)部缺陷對(duì)齒輪質(zhì)量造成的影響。粗車(chē)的時(shí)候取用第一本體試樣和第二本體試樣分別用于化學(xué)成分、晶粒度、非金屬夾雜物和機(jī)械性能的復(fù)驗(yàn)，符合材料測(cè)驗(yàn)的合理性。粗銑齒時(shí)先通過(guò)公式計(jì)算出來(lái)的錐齒輪大輪和小輪分錐角之和為60°，確定錐齒輪大輪和小輪的分錐角，通過(guò)分錐角之和確定錐齒輪使用時(shí)的軸交角為60°，修形參數(shù)為為0.01倍的模數(shù)，這樣與未修形時(shí)相比,進(jìn)入嚙合位置載荷下降約20％,退出嚙合位置載荷下降約40％，改善齒輪傳動(dòng)的平穩(wěn)性。修向參數(shù)為0.2倍的模數(shù)，這樣輪齒上載荷最小,載荷沿齒寬對(duì)稱分布，改善齒輪使用時(shí)產(chǎn)生的偏載現(xiàn)象，使齒輪傳動(dòng)更加平穩(wěn)，使用效果更好，使用壽命更長(zhǎng)。銑齒時(shí)單面加工，左側(cè)沿背錐向前錐，右側(cè)從前錐向背錐加工，層層遞進(jìn)加工齒高，這樣對(duì)刀具的磨損小，降低刀具磨損對(duì)齒形加工帶來(lái)的誤差影響，提高齒輪精度。中點(diǎn)分度圓弦齒厚預(yù)留精銑齒量到1mm，為后續(xù)精銑齒的加工做準(zhǔn)備；錐齒輪的齒頂?shù)箞A角，能避免棱角刮傷其它設(shè)備或者人員，防止應(yīng)力集中與嚙合干涉，這樣完成60°軸交角弧齒錐齒輪的粗加工，初步成型60°軸交角錐齒輪。噴丸處理，提高齒疲勞強(qiáng)度和消除熱處理應(yīng)力，精車(chē)、粗磨、精銑齒完成60°軸交角錐齒輪的精加工，進(jìn)一步提高齒輪嚙合精度。進(jìn)行著色滾檢和檢測(cè)完成對(duì)60°軸交角齒輪的嚙合檢測(cè)和內(nèi)部缺陷檢測(cè)，保障成品質(zhì)量，再通過(guò)精磨對(duì)成品表面進(jìn)行拋光處理，去除成品表面缺陷，進(jìn)一步提高成品精度。通過(guò)本方案的工藝能夠完成對(duì)60°軸交角錐齒輪的加工制造，生產(chǎn)的60°軸交角錐齒輪成型質(zhì)量好，內(nèi)部缺陷少，嚙合精度高，傳動(dòng)平穩(wěn)性好，軸交角為60°，適用于特殊部件結(jié)構(gòu)，能保證設(shè)備剛性，縮小外形尺寸，減少占用空間的浪費(fèi)。以上所述的僅是本發(fā)明的實(shí)施例，方案中公知的具體結(jié)構(gòu)和/或特性等常識(shí)在此未作過(guò)多描述。應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在不脫離本發(fā)明結(jié)構(gòu)的前提下，還可以作出若干變形和改進(jìn)，這些也應(yīng)該視為本發(fā)明的保護(hù)范圍，這些都不會(huì)影響本發(fā)明實(shí)施的效果和專(zhuān)利的實(shí)用性。本申請(qǐng)要求的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以其權(quán)利要求的內(nèi)容為準(zhǔn)，說(shuō)明書(shū)中的具體實(shí)施方式等記載可以用于解釋權(quán)利要求的內(nèi)容。當(dāng)前第1頁(yè)1 2 3