[发明专利]一种大型齿轮单齿感应淬火工艺及装备

说明书

一种大型齿轮单齿感应淬火工艺及装备，同时采用数控机械手驱动3个淬火单元上的感应器对一个大型齿轮进行单齿沿齿沟感应扫描淬火，使得整个齿轮淬火工艺时间节省了近2/3，这样淬火齿轮能够及时回火，极大地避免了淬火开裂的发生。具体做法是让被淬火的齿轮沿圆周布置三个T型数控机械手带动各自的淬火单元同时对齿轮做单齿沿齿沟扫描淬火，每个淬火单元分别由各自的中频电源供电。淬火单元和机械手通过3自由度的位移补偿机构连接，这样在齿数不能被3整除时，淬火单元通过该补偿机构平移和回转，从而保证感应器对正齿沟。成套装备还包括淬火液系统和冷却系统。操作者首次对正三个淬火单元的感应器和齿沟后，整个淬火操作完全由数控程序驱动完成。

技术领域

本发明属于大型齿轮(齿圈)制造领域，具体说就是风电主齿轮箱大齿圈表面淬火加工工艺方法和设备，采用感应加热进行单齿扫描淬火的一种新工艺新设备。

背景技术

大型齿圈是风力发电主齿轮箱中的关键部件之一。随着我国以及国际社会对清洁能源的需求大幅提升，风力发电的单机功率需求和数量需求也越来越大。特别是海洋装机风力发电机的单机容量达10兆瓦甚至更大，这样对应的主齿轮箱的规格也很大，其中的大型齿圈直径规格达3米或以上，齿宽超过半米以上。常用的表面淬火方法包括渗碳淬火、渗氮和单齿感应淬火。其中单齿感应淬火工艺时间最短，工艺成本低，效率高，是性价比最高的齿面淬火加工工艺。

常规的单齿感应淬火采用沿齿沟扫描淬火模式，即开始时淬火机床上的淬火单元运动到起始位置，这时其上的感应器位于齿沟之间保持一定间隙，从沿齿宽的一端采用中频感应加热模式扫描整个齿沟，紧跟感应器后的淬火器喷液淬火直到齿宽的另一端，然后感应器离开齿沟，被淬火齿轮回转分度到下一个齿沟，淬火单元带动感应器进入齿沟重复之前的过程，循环往复直到所有齿沟都被感应淬火完成。

常规的单齿淬火机床是单立柱，一个淬火单元，每个淬火单元上有一个感应器，每次只能对一个齿沟进行淬火。如果齿数少或者齿宽较窄，采用这种模式对一个齿圈淬火完成所需时间在3小时之内，然后送入回火炉及时回火，那么这种淬火加工方法和设备是没有问题的。

当齿轮规格变大，齿数变多，原有加工模式下加工完一个完整齿轮的时间超过2小时很多，则第一个淬火的齿由于回火不及时开裂的风险极高。为了避免开裂，则必然不能一次淬火加工完全部齿。常规的做法是淬火完部分齿后中断淬火操作，把齿轮从机床上卸下送去回火后再返回来二次装卡继续淬火加工剩余的齿。

随着风电主齿轮箱规格越来越大，按照常规淬火加工工艺方法，或许需要中断淬火进行回火2-3次，这样大大降低了效率，还浪费了能源，增大劳动强度。

本发明旨在解决这一技术问题，发明一种不需要中间回火多次的高效工艺，只需装卡齿轮一次就能在2小时左右完成整个齿轮淬火的工艺和装备。

发明内容

本发明为解决上述技术问题，在于提供一种一次装卡就能在2-3小时内淬火加工完全部齿的工艺方法，并提出了实施该工艺的设备结构。

本发明的技术方案是：

一种大型齿轮感应淬火工艺，实施步骤：

将大齿轮水平同心装卡在回转台上。回转台由伺服电机驱动可以按齿数任意分度；

在回转台外的圆周上三等分均布三个T型数控机械手，每个机械手末端连接一套淬火单元，三个淬火单元上的淬火感应器可以同时对三个各自对应的齿进行感应淬火加工。加工过程由数控系统控制。

在相同时间内，三个淬火单元依照沿齿沟扫描淬火各自完成一个齿的淬火加工后，大齿轮随转台自动回转分度，进行下一个淬火循环。三个淬火单元又各自进行相对应的另外三个齿的淬火加工。经过总齿数/3个循环后，全部齿的淬火完成(余数为0)或剩余2个或1个齿，再通过程序控制用其中的两个或一个淬火单元对剩余齿顺序淬火加工。

这样整个齿的淬火时间比常规用一个淬火单元对一个齿进行扫描淬火加工，节省超过 2/3的时间。