CN111069708A - 一种应用于减速器的弧形齿加工工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明是一种应用于减速器的弧形齿加工工艺包括以下步骤：S1：首先对齿轮材料进行合理的选择：齿轮的材料是合金调质钢；S2：齿轮毛坯的形成：锻件、铸件；S3：齿轮的粗加工：齿坯、齿形、齿端加工，切除多余材料；S4：齿轮半精加工；将已经成型的圆弧形齿条用抛丸机打磨除渣；S5：齿轮热处理：预热、淬火、回火；S6：二次精加工：将半精加工的齿轮放入磨齿机内进行二次精加工，精加工齿形最后成品；S5中的预热条件为550‑650℃/40min。淬火条件为800‑850℃/90min。回火条件为500‑600℃/3‑4h。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮领域，具体是一种应用于减速器的弧形齿加工工艺。
背景技术
随着社会的发展与进步，机械的加工成产已经取代了越来越多的人工，由于电机的转速较快，为了能够在实际的使用中达到所需要的转速，电机的输出轴首先要连接减速器才能连接到下一个工作顺位。
现有的减速器需要为了节省的设备或装置的空间，减速器的空间都会涉及的比较紧凑，但是对于减速器的齿轮的强度要求是很高的，减速器里的齿轮需要长时间啮合，会出现破损，影响减速器的正常工作。
本发明提出一种提高齿轮齿的强度的一种应用于减速器的弧形齿加工工艺。
发明内容
本发明为解决现有技术的问题，提供了一种应用于减速器的弧形齿加工工艺包括以下步骤：
S1：首先对齿轮材料进行合理的选择：所述齿轮的材料是合金调质钢；
S2：齿轮毛坯的形成：锻件、铸件；
S3：齿轮的粗加工：齿坯、齿形、齿端加工，切除多余材料；
S4：齿轮半精加工；将已经成型的圆弧形齿条用抛丸机打磨除渣；
S5：齿轮热处理：预热、淬火、回火；
S6：二次精加工：将半精加工的齿轮放入磨齿机内进行二次精加工，精加工齿形最后成品；
S5中的预热条件为550-650℃/40min。所述淬火条件为800-850℃/90min。
所述回火条件为500-600℃/3-4h；
在S1中合金调质钢比列成分为：C：0.25～0.3％，Si：0.3～0.45％，Mn： 0.80～1.15％，Cr：1.20～2.5％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.8～1.25％， Mo：0.3～0.35％，Be：0.05～0.07％，Ta：0.015～0.018％，Zr：0.3～0.35％，W： 0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
在上述方案的基础上并且作为上述方案的优选方案：上述AS1中的比例C： 0.25～0.3％，Si：0.3％，Mn：0.80％，Cr：1.20％，P：0.015％，Al：0.05～0.07％， Ni：0.8％，Mo：0.3％，Be：0.07％，Ta：0.018％，Zr：0.35％，W：0.15％，Nb： 0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
在上述方案的基础上并且作为上述方案的优选方案：上述S3中齿轮的粗加工使用的是展成法加工方式。
在上述方案的基础上并且作为上述方案的优选方案：磨齿机进行时设磨盘内径为Ri，外径为Ro，圆心为O，磨区中心圆半径为(Ri+Ro)/2，OB为磨区竖直平分线，磨区中心圆与OB交于点B，当若弧形齿为左旋时，过B在OB左上方作BE；当弧形齿为右旋时，过B在OB右上方作BE；BE与OB夹角为β，预先设定β值；
在磨区内圆上任选一点A，过A、B两点并以BE为切线作圆，与切线BE垂直的直线及与AD垂直的直线交于点O1，点O1即为过点A、B并与BE及AD相切的圆所在圆心，测得圆O1半径为Ra；
圆O1与磨区内外圆相交部分即为弧形齿中心线，设BE与OB的夹角β为弧形齿倾角，AD与OA夹角α为弧形齿起始倾角；
步骤二、设计弧形齿中心弧线方程；
选取O1作为极点，引一条水平射线作为极轴，取逆时针方向为正方向，圆O1上任意一点与极点连线与极轴的夹角为，得圆O1的方程为：
式(1)即弧形磨齿中心弧线AC所在圆方程；
步骤三、设计磨齿的内外弧线方程；
设弧形齿齿宽为b，则磨齿的内外弧线方程分别为：
步骤四、根据磨盘的尺寸及工艺要求分布弧形磨齿的个数n，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列，至此放射型弧形齿弧线设计完成。
在上述方案的基础上并且作为上述方案的优选方案：在磨片内径选取一点A 作为磨齿起始点，Ri＝150mm，Ro＝450mm，磨区中心弧线半径为300mm，β＝45°。选取一点A，过A以BE为切线作圆O1；过A作圆O1切线AD，AD与OA夹角α为 43.16°，α为磨齿起始倾角，通过测量圆O1半径为205.4mm，圆O1方程为：
考虑磨齿宽度，磨齿的内外弧线方程分别为：
得到磨齿的内外弧线，在此磨盘中布置弧形磨齿的个数为11，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列。
本发明相比现有技术突出且有益的技术效果是：
1、本发明的齿面从齿根到齿顶成向外突出的弧形结构，使得齿轮在啮合的过程中啮合面变得更宽，降低了齿面之间的接触应力与齿根的弯曲应力；
2、由于齿面是弧形设计，相接触的两个齿轮在啮合点产生的额冲击力小，降低啮合的冲击和噪声。
综上所述，本发明的弧形齿生产工艺生产出来的弧形齿能够增加齿表面的硬度，减少齿轮啮合的冲击力，增加齿轮的使用寿命，同时增加减速器的使用寿命。
具体实施方式
下面结合实施例，对本发明的技术方案作进一步的阐述。
实施例一：
采用常规的齿轮的生产方法生产出的常规齿轮，齿面不是弧形。
实施例二：
本发明一种应用于减速器的弧形齿加工工艺，包括：
S1：首先对齿轮材料进行合理的选择：所述齿轮的材料是合金调质钢；
S2：齿轮毛坯的形成：锻件、铸件；
S3：齿轮的粗加工：齿坯、齿形、齿端加工，切除多余材料；
S4：齿轮半精加工；将已经成型的圆弧形齿条用抛丸机打磨除渣；
S5：齿轮热处理：预热、淬火、回火；
S6：二次精加工：将半精加工的齿轮放入磨齿机内进行二次精加工，精加工齿形最后成品；采用磨齿加工的齿轮具有低传动噪音、高传动效率和长使用寿命的优点。
S5中的预热条件为550℃/40min。所述淬火条件为850℃/90min。所述回火条件为500℃/3h；
在S1中合金调质钢比列成分为：C：0.25～0.3％，Si：0.3％，Mn：0.80％， Cr：1.20％，P：0.015％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.8％，Mo：0.3％，Be：0.07％， Ta：0.018％，Zr：0.35％，W：0.15％，Nb：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述S3中齿轮的粗加工使用的是展成法加工方式。
磨齿机进行时设磨盘内径为Ri，外径为Ro，圆心为O，磨区中心圆半径为 (Ri+Ro)/2，OB为磨区竖直平分线，磨区中心圆与OB交于点B，当若弧形齿为左旋时，过B在OB左上方作BE；当弧形齿为右旋时，过B在OB右上方作BE； BE与OB夹角为β，预先设定β值；
在磨区内圆上任选一点A，过A、B两点并以BE为切线作圆，与切线BE垂直的直线及与AD垂直的直线交于点O1，点O1即为过点A、B并与BE及AD相切的圆所在圆心，测得圆O1半径为Ra；
圆O1与磨区内外圆相交部分即为弧形齿中心线，设BE与OB的夹角β为弧形齿倾角，AD与OA夹角α为弧形齿起始倾角；
步骤二、设计弧形齿中心弧线方程；
选取O1作为极点，引一条水平射线作为极轴，取逆时针方向为正方向，圆O1上任意一点与极点连线与极轴的夹角为θ，得圆O1的方程为：
式(1)即弧形磨齿中心弧线AC所在圆方程；
步骤三、设计磨齿的内外弧线方程；
设弧形齿齿宽为b，则磨齿的内外弧线方程分别为：
步骤四、根据磨盘的尺寸及工艺要求分布弧形磨齿的个数n，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列，至此放射型弧形齿弧线设计完成。
在上述方案的基础上并且作为上述方案的优选方案：在磨片内径选取一点A 作为磨齿起始点，Ri＝150mm，Ro＝450mm，磨区中心弧线半径为300mm，β＝45°。选取一点A，过A以BE为切线作圆O1；过A作圆O1切线AD，AD与OA夹角α为 43.16°，α为磨齿起始倾角，通过测量圆O1半径为205.4mm，圆O1方程为：
考虑磨齿宽度，磨齿的内外弧线方程分别为：
得到磨齿的内外弧线，在此磨盘中布置弧形磨齿的个数为11，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列。
实施例三：
本发明一种应用于减速器的弧形齿加工工艺，包括：
S1：首先对齿轮材料进行合理的选择：所述齿轮的材料是合金调质钢；
S2：齿轮毛坯的形成：锻件、铸件；
S3：齿轮的粗加工：齿坯、齿形、齿端加工，切除多余材料；
S4：齿轮半精加工；将已经成型的圆弧形齿条用抛丸机打磨除渣；
S5：齿轮热处理：预热、淬火、回火；
S6：二次精加工：将半精加工的齿轮放入磨齿机内进行二次精加工，精加工齿形最后成品；采用磨齿加工的齿轮具有低传动噪音、高传动效率和长使用寿命的优点。
S5中的预热条件为650℃/40min。所述淬火条件为800℃/90min。所述回火条件为600℃/4h；
在S1中合金调质钢比列成分为：C：0.3％，Si：0.45％，Mn：0.80％，Cr： 2.5％，P：0.018％，Al：0.05％，Ni：0.8％，Mo：0.35％，Be：0.05％，Ta：0.015％， Zr：0.35％，W：0.08％，Nb：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述S3中齿轮的粗加工使用的是展成法加工方式。
磨齿机进行时设磨盘内径为Ri，外径为Ro，圆心为O，磨区中心圆半径为 (Ri+Ro)/2，OB为磨区竖直平分线，磨区中心圆与OB交于点B，当若弧形齿为左旋时，过B在OB左上方作BE；当弧形齿为右旋时，过B在OB右上方作BE； BE与OB夹角为β，预先设定β值；
在磨区内圆上任选一点A，过A、B两点并以BE为切线作圆，与切线BE垂直的直线及与AD垂直的直线交于点O1，点O1即为过点A、B并与BE及AD相切的圆所在圆心，测得圆O1半径为Ra；
圆O1与磨区内外圆相交部分即为弧形齿中心线，设BE与OB的夹角β为弧形齿倾角，AD与OA夹角α为弧形齿起始倾角；
步骤二、设计弧形齿中心弧线方程；
选取O1作为极点，引一条水平射线作为极轴，取逆时针方向为正方向，圆O1上任意一点与极点连线与极轴的夹角为θ，得圆O1的方程为：
式(1)即弧形磨齿中心弧线AC所在圆方程；
步骤三、设计磨齿的内外弧线方程；
设弧形齿齿宽为b，则磨齿的内外弧线方程分别为：
步骤四、根据磨盘的尺寸及工艺要求分布弧形磨齿的个数n，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列，至此放射型弧形齿弧线设计完成。
在上述方案的基础上并且作为上述方案的优选方案：在磨片内径选取一点A 作为磨齿起始点，Ri＝150mm，Ro＝450mm，磨区中心弧线半径为300mm，β＝45°。选取一点A，过A以BE为切线作圆O1；过A作圆O1切线AD，AD与OA夹角α为43.16°，α为磨齿起始倾角，通过测量圆O1半径为205.4mm，圆O1方程为：
考虑磨齿宽度，磨齿的内外弧线方程分别为：
得到磨齿的内外弧线，在此磨盘中布置弧形磨齿的个数为11，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列。
实施例四：
本发明一种应用于减速器的弧形齿加工工艺，包括：
S1：首先对齿轮材料进行合理的选择：所述齿轮的材料是合金调质钢；
S2：齿轮毛坯的形成：锻件、铸件；
S3：齿轮的粗加工：齿坯、齿形、齿端加工，切除多余材料；
S4：齿轮半精加工；将已经成型的圆弧形齿条用抛丸机打磨除渣；
S5：齿轮热处理：预热、淬火、回火；
S6：二次精加工：将半精加工的齿轮放入磨齿机内进行二次精加工，精加工齿形最后成品；采用磨齿加工的齿轮具有低传动噪音、高传动效率和长使用寿命的优点。
S5中的预热条件为600℃/40min。所述淬火条件为820℃/90min。所述回火条件为550℃/3.5h；
在S1中合金调质钢比列成分为：C：0.28％，Si：0.35％，Mn：0.85％，Cr： 1.25％，P：0.015％，Al：0.07％，Ni：1.25％，Mo：0.3％，Be：0.06％，Ta：0.018％， Zr：0.35％，W：0.1％，Nb：0.12％，余量为Fe和不可避免的杂质。
上述S3中齿轮的粗加工使用的是展成法加工方式。
磨齿机进行时设磨盘内径为Ri，外径为Ro，圆心为O，磨区中心圆半径为 (Ri+Ro)/2，OB为磨区竖直平分线，磨区中心圆与OB交于点B，当若弧形齿为左旋时，过B在OB左上方作BE；当弧形齿为右旋时，过B在OB右上方作BE； BE与OB夹角为β，预先设定β值；
在磨区内圆上任选一点A，过A、B两点并以BE为切线作圆，与切线BE垂直的直线及与AD垂直的直线交于点O1，点O1即为过点A、B并与BE及AD相切的圆所在圆心，测得圆O1半径为Ra；
圆O1与磨区内外圆相交部分即为弧形齿中心线，设BE与OB的夹角β为弧形齿倾角，AD与OA夹角α为弧形齿起始倾角；
步骤二、设计弧形齿中心弧线方程；
选取O1作为极点，引一条水平射线作为极轴，取逆时针方向为正方向，圆O1上任意一点与极点连线与极轴的夹角为θ，得圆O1的方程为：
式(1)即弧形磨齿中心弧线AC所在圆方程；
步骤三、设计磨齿的内外弧线方程；
设弧形齿齿宽为b，则磨齿的内外弧线方程分别为：
步骤四、根据磨盘的尺寸及工艺要求分布弧形磨齿的个数n，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列，至此放射型弧形齿弧线设计完成。
在上述方案的基础上并且作为上述方案的优选方案：在磨片内径选取一点A 作为磨齿起始点，Ri＝150mm，Ro＝450mm，磨区中心弧线半径为300mm，β＝45°。选取一点A，过A以BE为切线作圆O1；过A作圆O1切线AD，AD与OA夹角α为 43.16°，α为磨齿起始倾角，通过测量圆O1半径为205.4mm，圆O1方程为：
考虑磨齿宽度，磨齿的内外弧线方程分别为：
得到磨齿的内外弧线，在此磨盘中布置弧形磨齿的个数为11，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列。
上述的四个实施例生产出来的齿轮，检测的相关数据如下表：
| 实施例一 | 实施例二 | 实施例三 | 实施例四 | |
| 齿表面硬度(HRC) | 55 | 73 | 76 | 70 |
| 芯部硬度(HRC) | 40 | 52 | 55 | 50 |
| 抗拉强度(Mpa) | 930.6 | 1309.5 | 1401.4 | 1289.7 |
| 屈服强度(Mpa) | 861.4 | 1092.8 | 1103.5 | 1022.4 |
| 弯曲疲劳极限(Mpa) | 499.3 | 599.7 | 589.8 | 587.9 |
本发明的优点是：
本发明的弧形齿生产工艺生产出来的弧形齿能够增加齿表面的硬度，减少齿轮啮合的冲击力，增加齿轮的使用寿命，同时增加减速器的使用寿命。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种应用于减速器的弧形齿加工工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1：首先对齿轮材料进行合理的选择：所述齿轮的材料是合金调质钢；
S2：齿轮毛坯的形成：锻件、铸件；
S3：齿轮的粗加工：齿坯、齿形、齿端加工，切除多余材料；
S4：齿轮半精加工；将已经成型的圆弧形齿条用抛丸机打磨除渣；
S5：齿轮热处理：预热、淬火、回火；
S6：二次精加工：将半精加工的齿轮放入磨齿机内进行二次精加工，精加工齿形最后成品；
S5中的预热条件为550-650℃/40min。所述淬火条件为800-850℃/90min。所述回火条件为500-600℃/3-4h；
在S1中合金调质钢比列成分为：C：0.25～0.3％，Si：0.3～0.45％，Mn：0.80～1.15％，Cr：1.20～2.5％，P：0.015～0.018％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.8～1.25％，Mo：0.3～0.35％，Be：0.05～0.07％，Ta：0.015～0.018％，Zr：0.3～0.35％，W：0.08～0.15％，Nb：0.08～0.15％，余量为Fe和不可避免的杂质。
2.根据权利要求1所述的一种应用于减速器的弧形齿加工工艺，其特征在于，上述AS1中的比例C：0.25～0.3％，Si：0.3％，Mn：0.80％，Cr：1.20％，P：0.015％，Al：0.05～0.07％，Ni：0.8％，Mo：0.3％，Be：0.07％，Ta：0.018％，Zr：0.35％，W：0.15％，Nb：0.08％，余量为Fe和不可避免的杂质。
3.根据权利要求2所述的一种应用于减速器的弧形齿加工工艺，其特征在于，上述S3中齿轮的粗加工使用的是展成法加工方式。
4.根据权利要求1所述的一种应用于减速器的弧形齿加工工艺，其特征在于，磨齿机进行时设磨盘内径为Ri，外径为Ro，圆心为O，磨区中心圆半径为(Ri+Ro)/2，OB为磨区竖直平分线，磨区中心圆与OB交于点B，当若弧形齿为左旋时，过B在OB左上方作BE；当弧形齿为右旋时，过B在OB右上方作BE；BE与OB夹角为β，预先设定β值；
在磨区内圆上任选一点A，过A、B两点并以BE为切线作圆，与切线BE垂直的直线及与AD垂直的直线交于点O1，点O1即为过点A、B并与BE及AD相切的圆所在圆心，测得圆O1半径为Ra；
圆O1与磨区内外圆相交部分即为弧形齿中心线，设BE与OB的夹角β为弧形齿倾角，AD与OA夹角α为弧形齿起始倾角；
步骤二、设计弧形齿中心弧线方程；
选取O1作为极点，引一条水平射线作为极轴，取逆时针方向为正方向，圆O1上任意一点与极点连线与极轴的夹角为θ，得圆O1的方程为：
式(1)即弧形磨齿中心弧线AC所在圆方程；
步骤三、设计磨齿的内外弧线方程；
设弧形齿齿宽为b，则磨齿的内外弧线方程分别为：
步骤四、根据磨盘的尺寸及工艺要求分布弧形磨齿的个数n，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列，至此放射型弧形齿弧线设计完成。
5.根据权利要求4所述的一种应用于减速器的弧形齿加工工艺，其特征在于，在磨片内径选取一点A作为磨齿起始点，Ri＝150mm，Ro＝450mm，磨区中心弧线半径为300mm，β＝45°。选取一点A，过A以BE为切线作圆O1；过A作圆O1切线AD，AD与OA夹角α为43.16°，α为磨齿起始倾角，通过测量圆O1半径为205.4mm，根据如图1所示极坐标，圆O1方程为：
考虑磨齿宽度，磨齿的内外弧线方程分别为：
得到磨齿的内外弧线，在此磨盘中布置弧形磨齿的个数为11，并将所建立的磨齿边缘进行圆周阵列。
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