[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

说明书

技术领域

本发明属于金属塑性成形工艺与装备技术领域，具体涉及一种大模数大直径圆柱齿轮热轧成形的方法和装置。

背景技术

圆柱齿轮是现代工业生产中的关键基础零件之一，在各个工业领域应用广泛。

目前圆柱齿轮主要有两种制造方法。一种是切削加工。这种方法经过长期的应用发展，已经趋于成熟，生产质量稳定,但是材料利用率低,效率低,成本高,尤其是在制造大直径大模数的齿轮时耗时较长。二是锻造成形。这种方法材料利用率高，生产效率和制造质量也较切削加工高，但是其成形能力有限，变形抗力大，模具寿命低，齿形填充困难，适用于成形中小模数小直径齿轮。

发明内容

为了有效解决上述问题，本发明提供一种大模数大直径圆柱齿轮的热轧成形方法及装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种大模数大直径圆柱齿轮的热轧成形的方法，包括以下步骤：

S1，获得环形的坯料，坯料内直径等于坯料驱动轴的直径，坯料的高度等于所制圆柱齿轮的高度；

S2，将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。压紧装置为底部带有导轨的可滑动的轴承座，与轴承装配的是一根带有锥度的空心轴；

S3，坯料驱动轴带动环形坯料旋转，同时圆弧形的电磁感应线圈对坯料进行感应加热，线圈距离坯料5-10mm；

S4，模具驱动轴上装有带齿形的模具，模具左右两个端面分别设置左挡板和右挡板，左右挡板与模具的内径相同都等于模具驱动轴的直径，外径小于模具的齿顶圆直径。在丝杠驱动下模具驱动轴可以沿滑轨做直线运动。

S5，待坯料被加热到一定温度(950℃-1100℃)后，模具驱动轴带动齿形模具旋转，模具旋转速度ω_模具范围为10r/min～15r/min，坯料驱动轴的旋转速度ω_坯料可由公式ω_坯料＝z₁ω_模具/z₂求得，其中，z₁为模具齿数，z₂为所制圆柱齿轮齿数。同时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，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；

S6，当坯料驱动轴和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。之后模具驱动轴保持旋转2周后，坯料驱动轴和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，取出制得圆柱齿轮。

在本发明所述的大模数大直径圆柱齿轮热轧成形方法中，在所述的S1步骤中环形坯料为锻造坯料，后冲孔、平端面。

在本发明所述的大模数大直径圆柱齿轮热轧成形方法中，在所述的S1步骤中环形坯料的外径可以通过塑性加工过程中体积守恒的原则求得。

在本发明所述的大模数大直径圆柱齿轮热轧成形方法中，所述坯料驱动轴设有工作处和连接处，所述连接处位于工作处两端，连接处一端与动力装置相连，另一端轴带有锥度与S2所述的压紧装置配合。

在本发明所述的大模数大直径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。

本发明还提供了大模数齿轮热轧成形装置，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，所述坯料驱动轴上设置环形坯料，所述模具驱动轴上设置模具，所述环形坯料与所述模具位置相对，所述电磁感应线圈设置在环形坯料相反于模具的一侧，并所述电磁感应线圈面向坯料的侧面上任意一点到坯料的表面最近距离均为5-10mm。

进一步地，所述坯料驱动轴一端连接坯料旋转驱动装置，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，所述模具驱动轴还连接一丝杠，所述丝杠与模具驱动轴的连接处为模具驱动轴上的模具两侧；

所述模具的左、右两端面设置左、右挡板。

实施本发明中的大模数齿轮热轧成形方法及装置具有以下良好效果：

(1)，使用圆弧形感应加热线圈对坯料进行局部加热，加热速度快，所需时间短，减少了坯料高温时与空气接触时间，不会形成严重的氧化皮，同时只对坯料进行表面加热，而内孔还处于常温状态，可以防止在成形过程中内孔扩孔现象。