[发明专利]一种内齿圈的加工方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种内齿圈的加工方法，属于机械加工技术领域。

背景技术

齿圈是传递系统中用来输送传递功能的一个关键部件，是由带外齿的凸缘半联轴器和齿数相同的内齿圈等零件组成。主要用于启动电机传动系统，它依金属齿的啮合旋转传动输送传递功能。内齿圈的使用量非常大，但内齿通常采用插齿、推齿、拉齿成型，加工难度大，材料利用率低。一般的内齿圈的加工方法生产工序长，制得的内齿圈硬度低，且材料消耗和产品能耗都比较大，造成成本高。

现有技术中中国专利文件（公开号：CN102581574A）公开了一种内齿圈的加工方法，其步骤为：锻造、在920-930℃时正火、粗车、精车、插齿、渗碳、在840-860℃时压淬、抛丸。该加工工艺生产工序长，正火后的内齿圈硬度仅为160HBW。又如中国专利申请文件（公开号：CN101844306A）公开了一种薄壁件内齿圈加工工艺，其工艺步骤为：选材、下料、在850-890℃进行正火、精车、内齿加工、在氨气、甲烷的饱和气氛中加热到550-590℃进行软氮化热处理。根据该加工步骤制得的内齿圈的表面硬度最高仅为350HB，且软氮化热处理的温度较高。

发明内容

本发明针对现有的技术所存在上述问题，提出了一种生产工序简单，硬度高的内齿圈的加工方法。

本发明的上述目的通过以下技术方案实现，一种内齿圈的加工方法，所述的加工方法包括如下步骤：

（1）、锻造成型：选用市售的普通钢，依据图纸要求预留余量，锻造成型。

（2）、粗加工：去除大量余量，将孔、端面进行初步成型。

（3）、调质：对粗加工后的内齿圈正火后在温度为830-870℃时进行调质处理。

（4）、精加工：将调质处理后的内齿圈先进行精加工再送往加工中心钻孔、攻丝。

（5）、两步插齿：将齿圈粗插齿后在200-300℃下回火定型3-4h，回火后进行精插齿。

（6）、氮化处理：将插齿后的内齿圈在500-550℃的条件下进行氮化处理。

（7）、车削加工：用硬刀头对内齿圈进行车削。

本发明采用两步插齿为粗插齿与精插齿，再经氮化处理后可使本发明的内齿圈具有较高的精度。在两步插齿中又增加了回火定型，避免了内齿圈的变形。且经研究后将氮化处理的时间提高至5天，使本发明加工得到的内齿圈有较高的表面硬度，较好的耐磨性，较好的抗磨蚀性，高的接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。此外，本发明在氮化处理前先对内齿圈进行调质处理，使其具有良好的塑性和韧性，氮化处理后不再实施淬火、回火，从而使本发明的加工工序较简便。且本发明氮化处理的温度较低，内齿圈的变形小，尺寸的稳定性好。

其中，按重量百分比计算，所述普通钢为42CrMoA钢，其化学成分及其质量百分比为：C：0.38-0.45%，Si：0.17-0.37%，Mn：0.50-0.80%，Cr：0.90-1.20%，Mo：0.15-0.25%。内齿圈在500-550℃的氮化处理时，使内齿圈的表面形成一层硬度很高又耐腐蚀的氮化物（主要为Fe₂N、Fe₃N、Fe₄N）。内齿圈的机械性能决定着含碳量，含碳量高时会阻碍N的扩散，从而减少氮化层的厚度，而含碳量少时，内齿圈截面上的硬度梯度变化就会大，从而造成氮化层容易剥离。Mn的作用是增加渗氮后钢的表面硬度，Cr可以增加氮化层的厚度，Mo可以防止在500-550℃长时间加热造成的回火脆性，Cr、Mo对材质的改良也很重要。

在上述内齿圈的加工方法中，步骤（2）中所述的正火温度920-930℃。本发明在初加工后先进行正火，可减小内齿圈的变形，改善切削加工性，提高内齿圈零件表面的光洁度。

在上述内齿圈的加工方法中，步骤（6）中所述的氮化处理包括升温和降温两个过程，工件在充满氮气的饱和气氛中先升温至氮化处理的温度500-550℃，保温45-50小时，然后降温至室温，氮化时间为5天。内齿圈对氮原子的吸收能力，决定于温度、表面状态、内齿圈的成分等。氮化温度越高，溶入于内齿圈表面晶体点阵的机率越大。经长期实验研究以及复杂的计算，结合本加工方法中的氮化处理的温度、内齿圈的尺寸等，本发明延长并严格控制氮化处理的时间以及氮化时表面硬化的时间，从而提高内齿圈的表面硬度和疲劳强度。氮化处理时间过短，内齿圈表面的硬度不能达到最大值，但氮化处理时间过长，会影响生产效益。其中，内齿圈表面不清洁，如有油污等，隔离了活性氮与内齿圈表面的接触，会阻碍内齿圈对氮的吸收。

作为优选，所述的氮化处理温度为520℃。