[发明专利]一种大模数大直径圆柱齿轮热轧成形的方法和装置

权利要求书

1.一种大模数大直径圆柱齿轮的热轧成形的方法，其特征在于，在轧制成形的过程中，采用圆弧形感应加热线圈对旋转的环形坯料进行局部持续加热，实现圆柱齿轮的热轧成形。

2.根据权利要求1所述的一种大模数大直径圆柱齿轮的热轧成形的方法，其特征在于，所述方法包括以下步骤：

S1，获得环形坯料；

S2，将环形坯料套装在坯料驱动轴上，通过压紧装置将环形坯料夹紧在所述坯料驱动轴上；

S3，所述坯料驱动轴带动环形坯料旋转，同时应用圆弧形的电磁感应线圈对旋转中的环形坯料进行感应加热，所述电磁感应线圈形状与所述环形坯料形状相配，所述电磁感应线圈置于环形坯料一侧，所述电磁感应线圈面向环形坯料的一侧面上任意一点到环形坯料的表面最近距离均为5-10mm；

S4，将齿形模具安装到模具驱动轴上，所述齿形模具置于所述环形坯料另一侧；

S5，在将环形坯料加热到950-1100℃后，通过模具驱动轴带动齿形模具旋转，所述模具驱动轴的旋转方向与坯料驱动轴的旋转方向相反，应用丝杠带动模具驱动轴缓慢靠近坯料驱动轴，在齿形模具与环形坯料接触后，环形坯料厚度不变，外表面连续局部塑性变形，逐步形成齿形轮廓；

所述模具旋转速度ω_模具范围为10r/min～15r/min，所述坯料驱动轴的旋转速度ω_坯料为ω_坯料＝z₁ω_模具/z₂，其中z₁为齿形模具的齿数，z₂为所制圆柱齿轮的齿数；同时所述丝杠带动模具驱动轴缓慢靠近坯料驱动轴，速度范围为0.1mm/s～0.3mm/s；

S6，当所述坯料驱动轴和所述模具驱动轴中心距达到m(z₁+z₂)/2后，带动模具驱动轴的丝杠停止运动，其中，m为齿轮模具的模数，所述模具驱动轴保持旋转2周后，所述坯料驱动轴和所述模具驱动轴同时反转，反转两周后停止；

S7，气缸活塞拉动压紧装置，松开环形坯料，取出，获得圆柱齿轮。

3.根据权利要求2所述的大模数圆柱齿轮热轧成形方法，在所述的S1步骤中，所述环形坯料的外径其中d_i为所要制备的圆柱齿轮的内孔直径，A为所要制备的圆柱齿轮的端面面积。

4.根据权利要求2所述的一种大模数大直径圆柱齿轮的热轧成形的方法，其特征在于，步骤S1中的所述环形坯料内直径等于坯料驱动轴的直径，所述环形坯料的高度等于所要制备的圆柱齿轮的高度。

5.根据权利要求2所述的一种大模数大直径圆柱齿轮的热轧成形的方法，其特征在于，所述步骤S2具体为：将所述环形坯料套装在坯料驱动轴上，并通过气缸驱动的压紧装置夹紧；所述压紧装置为底部带有导轨的可滑动的轴承座。

6.根据权利要求2所述的一种大模数大直径圆柱齿轮的热轧成形的方法，其特征在于，步骤S4中所述齿形模具左右两个端面分别设置左挡板和右挡板，左、右挡板与齿形模具的内径相同均等于所述模具驱动轴的直径。

7.根据权利要求2所述的大模数圆柱齿轮热轧成形方法，所述坯料驱动轴设有工作处和左、右连接处，所述左、右连接处分别位于工作处两端，所述左连接处与动力装置相连，所述右连接处为带有锥度的结构，并与步骤S2所述的压紧装置配合。

8.根据权利要求6所述的大模数圆柱齿轮热轧成形方法中，在所述的S4步骤中左、右挡板的外径d＝d_a+4m,其中d_a为齿形模具的齿顶圆直径，m为齿形模具的模数。

9.一种大模数大直径圆柱齿轮热轧成形装置，其特征在于，所述齿轮热轧成形装置包括机架、坯料驱动轴、模具驱动轴及电磁感应线圈；所述坯料驱动轴及模具驱动轴并行设置在所述机架上，所述坯料驱动轴上设置环形坯料，所述模具驱动轴上设置与环形坯料位置相对的模具，所述电磁感应线圈设置在所述环形坯料相反于模具的一侧，并与所述环形坯料位置相对应；所述电磁感应线圈为圆弧形。

10.根据权利要求9所述的一种大模数大直径圆柱齿轮热轧成形装置，其特征在于，所述机架设置有滑轨，所述坯料驱动轴及模具驱动轴架并行设置在滑轨上；

所述坯料驱动轴一端连接坯料旋转驱动装置，另一端连接压紧装置，所述模具驱动轴一端连接模具旋转驱动装置，所述模具驱动轴相反于环形坯料的一侧连接一丝杠，所述丝杠与模具驱动轴的连接处为所述模具驱动轴上的模具两侧；

所述电磁感应线圈面向环形坯料的一侧面上任意一点到环形坯料的表面最近距离为5-10mm；所述模具的左、右两端面设置左、右挡板；所述丝杠连接一直线驱动装置；所述模具为齿形模具。