[发明专利]渐变硬度齿轮式回转支承齿轮淬火加工工艺

说明书

本申请是专利号为201210335957.2、发明名称为“渐变硬度齿轮式回转支承及其齿轮淬火加工工艺”的中国发明专利的分案申请，原申请申请日为2012年9月12日。

技术领域

本发明涉及一种回转支承齿轮淬火加工工艺。

背景技术

回转支承(也称转盘轴承)作为工程机械和建筑机械的重要基础元件，是一切两部分之间需作相对回转、又需要同时承受轴向力、径向力、倾覆力矩的机械所必需的重要传力元件，除为挖掘机、塔吊、汽车吊及各类起重机配套外，还广泛应用于轻工机械、港口机械、冶金机械、医疗机械、工业机器人、隧道掘进机、堆取料机、游艺设备、导弹发射架、雷达天线等。90%以上的回转支承为齿轮传动方式，其中50%的齿轮式回转支承需进行齿轮淬火，现有的回转支承齿轮的淬火形式为全齿面淬火，淬火加工工艺是加热时以匀速连续上部，并用喷水器进行喷液冷却淬火使齿轮达到的上中下部均匀的硬度和淬硬层，淬火硬度为53±3HRC，回转支承游隙为0.008倍的钢球直径。断齿是经淬火后的齿轮式回转支承失效主要原因之一，且主要集中在靠近非安装面的齿轮上部。经有关资料分析造成断齿的主要原因是：在倾覆力矩的作用下，回转支承会产生变形，加上回转支承本身存在游隙，悬臂安装的小齿轮对回转支承的齿轮上部进行挤压造成回转支承早期断齿。因此需要对回转支承结构及工艺进行改进以降低断齿的发生率。

发明内容

    本发明目的是提供一种渐变硬度齿轮式回转支承及其齿轮淬火加工工艺。该渐变硬度齿轮式回转支承通过对齿轮式回转支承的结构及加工工艺方面改进，可显著降低断齿的发生率。

本发明的渐变硬度齿轮式回转支承由外圈（或外齿圈）、钢球、隔离件、内齿圈（或内圈）、密封皮组成，内、外圈组装后的游隙控制在钢球直径的0.004倍以内，齿轮表面硬度为渐变硬度，从靠近非安装面的齿轮上部开始分为软带区、过渡区、正常硬度区，硬度分别为25-40HRC、40-50HRC、50~56HRC，软带区宽度为全齿宽的0.2~0.3倍，过渡区宽度为全齿宽的0.2~0.3倍，正常硬度区宽度为全齿宽的0.4~0.6倍。

本发明渐变硬度齿轮式回转支承的齿轮淬火加工工艺是这样设计的：在齿轮进行感应淬火时，将齿轮加热区段分成正常硬度区、过渡区和软带区三段，用数控程序将正常硬度区、过渡区和软带区分别设定三段不同的线速度，过渡区和软带区为1-3倍正常线速度，具体线速度值根据齿轮模数大小确定；加热停止后，减少淬火液喷水器持续喷液时间，使齿轮的上端保持高温状态，对齿轮中部由上至下进行高温自回火。

本发明的有益效果是：（1）渐变硬度齿轮能提高齿轮上部的抗挤压能力，（2）渐变硬度齿轮在加工过程中的自回火使工件内应力得到更加充分的释放，工件的整体变形量得到控制；实验结果表明此发明能有效解决回转支承的挤压断齿问题。

附图说明

图1是渐变硬度齿轮式回转支承的示意图

图2是本发明渐变硬度齿轮淬火层示意图

图中：1、回转支承外圈；2、钢球；3、隔离块；4、回转支承内齿圈；5、密封皮；7、软软带；8、过渡区；9、正常硬度区。

具体实施方式

从图1可以看出，本发明的渐变硬度齿轮式回转支承由外圈1、钢球2、隔离块3、内齿圈4、密封皮5组成，内、外圈组装后的游隙控制在钢球2直径的0.004倍以内，齿轮表面硬度为渐变硬度，从靠近非安装面的齿轮上部开始分为软带区7、过渡区8、正常硬度区9，硬度分别为25-40HRC、40-50HRC、50~56HRC，软带区7宽度为全齿宽的0.2~0.3倍，过渡区8宽度为全齿宽的0.2~0.3倍，正常硬度区9宽度为全齿宽的0.4~0.6倍。

上述渐变硬度齿轮式回转支承的齿轮淬火加工工艺是这样设计的：在齿轮进行感应淬火时，将齿轮加热区段分成正常硬度区9、过渡区8和软带区7三段，用数控程序将正常硬度区、过渡区和软带区分别设定三段不同的线速度，过渡区和软带区为1-3倍正常线速度，具体线速度值根据齿轮模数大小确定；加热停止后，减少淬火液喷水器持续喷液时间，使齿轮的上端保持高温状态，对齿轮中部由上至下进行高温自回火。例如，加工某型号回转支承钢球直径为40mm，游隙≤0.16mm，齿轮模数14，压力角20度，齿轮高度120mm。渐变硬度齿轮式回转支承的加工工艺与普通回转支承加工工艺的主要区别为齿轮热处理方面的改进，其余方面的加工相同。 具体工艺改进如下：