[发明专利]一种高强不锈钢薄壁锥齿轮的精密制造方法

说明书

一种高强不锈钢薄壁锥齿轮的精密制造方法，属于航空航天和精密技术领域。本发明包括：下料然后粗加工，单边留3mm余量，并进行超声探伤；粗加工后去应力退火，减少齿坯加工应力；采用伞齿刨刨加工或铣齿机半精加工齿形，齿面余量0.5mm；进行真空淬火时效处理，这样在淬火前就完成了锥齿轮的半精加工，减少精加工加工量；精加工时采用锥齿轮磨齿机进行齿形的加工，可以实现高强不锈钢CF170薄壁锥齿轮的精密加工，目前最高能达到的齿轮精度为4级。本发明采用先半精加工后淬火最后精磨齿的工艺路线，淬火时通过专用工装保证零件结构精度，将淬火变形控制在很小的范围；磨齿后通过锥齿轮副的跑和改善了锥齿轮副齿面的接触情况。

技术领域

本发明涉及一种高强不锈钢薄壁锥齿轮的精密制造方法，属于航空航天和精密技术领域。

背景技术

CF170是一种马氏体时效不锈钢，固溶时效强化后，抗拉强度可以达到 1550MPa，硬度达到HRC50左右。作为一种强度高、抗冲击性能强的新型钢材，在航天领域主要应用于航天器驱动传动机构中的齿轮产品。

超高强度不锈钢优良的力学特性，使得高强不锈钢锥齿轮在加工过程中存在一定困难，该材料淬火后硬度高(约HRC50)，该硬度的锥齿轮属于硬齿面齿轮，常用的刨齿或铣齿难以加工，淬火后直接磨齿则效率较低。常用的直齿锥齿轮加工方法和工艺路线无法实现此类型齿轮的精密加工。

发明内容

本发明解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供了一种高强不锈钢薄壁锥齿轮的精密制造方法，解决高强度不锈钢薄壁锥齿轮因材料淬火后硬度过高和变形过大导致的制造难题，精密高效地完成高强不锈钢(CF170)薄壁锥齿轮的加工制造。该方法不但适用于航天器机构齿轮的精密加工，还适用于其它领域同类齿轮的精密加工。

本发明的技术解决方案是：一种高强不锈钢薄壁锥齿轮的精密制造方法，包括如下步骤：

步骤1，准备毛坯料，对毛坯料进行检查，若检查合格则根据零件尺寸下毛坯料锻制钢棒CF170，规格Φ90×50，并进行超声探伤和低倍检测检查确认材料无缺陷，检查毛坯料质保书，并记录原材料质保书中规定的固溶时效制度；

步骤2，对钢棒CF170的外圆及两端面粗加工，形成第一齿轮坯件；

步骤3，对第一齿轮坯件进行热处理时效去应力退火，形成第二齿轮坯件；

步骤4，对第二齿轮坯件进行半精车，单边留0.5mm余量，无公差尺寸加工到位，形成第三齿轮坯件；

步骤5，对第三齿轮坯件进行伞齿刨加工或铣齿机半精加工齿形，齿面余量0.5mm，形成第四齿轮坯件；

步骤6，根据所述固溶时效制度对第四齿轮坯件进行热处理固溶时效，形成第五齿轮坯件；

步骤7，对第五齿轮坯件磨基准孔，形成第六齿轮坯件；

步骤8，对第六齿轮坯件的锥齿轮齿面采用锥齿轮磨齿机进行精磨齿，加工至符合图纸要求，形成第七齿轮坯件；

步骤9，装配锥齿轮跑和装置，使用所述锥齿轮跑和装置进行第七齿轮坯件的锥齿轮副的跑和，完成高强不锈钢薄壁锥齿轮的精密制造。

进一步地，所述对毛坯料进行检查包括检查毛坯料内部是否有超出GB/T 4162-2008的缺陷，以及材料横截面酸浸低倍试片上是否有缩孔、气泡、裂纹、偏析、夹杂和其他缺陷；所述优化处理包括将钢棒CF170两头各去除100mm 长度的料头。

进一步地，所述时效去应力退火包括如下步骤：在120℃-150℃环境下对第一齿轮坯件进行去应力退火处理，并保温2-4h。

进一步地，所述伞齿刨加工包括如下步骤：

刨齿机刀架安装在摇台上，刨齿机上下刀架作直线往复的切削运动，并随摇台摆动，摇台每往复摆动一次，刨齿机完成一个齿的切削运动；