一种谐波柔轮的制造方法
阅读说明：本技术 一种谐波柔轮的制造方法 (Manufacturing method of harmonic flexible gear ) 是由 石年平 邹安炳 于 2021-08-31 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种谐波柔轮的制造方法,该方法中谐波柔轮的材料选用马氏体型沉淀硬化钢17-4PH,加工谐波柔轮的工艺为：齿坯粗加工→固溶处理→齿坯半精加工→深冷处理→齿坯精加工→调整处理→齿形加工→时效硬化处理。本发明将谐波柔轮的材料由30CrMnSiA或40CrNiMoA更换为马氏体型沉淀硬化钢17-4PH,齿坯粗加工后经固溶处理,基体硬度可达25～30HRC；齿坯半精加工后经深冷处理,可使材料组织均匀、细化和致密,降低薄壁齿坯精加工变形和应力,从而保证齿坯精加工尺寸稳定性；齿坯精加工后经调整处理,可进一步细化材料组织并使材料组织的均匀性再次得到提高,从而提高其冲击韧性。(The invention discloses a method for manufacturing a harmonic flexible gear, wherein the harmonic flexible gear is made of martensite precipitation hardening steel 17-4PH, and the process for processing the harmonic flexible gear comprises the following steps: rough machining of a gear blank → solution treatment → semi-finishing of the gear blank → cryogenic treatment → finishing of the gear blank → adjustment treatment → tooth profile machining → age hardening treatment. According to the invention, the material of the harmonic flexspline is changed from 30CrMnSiA or 40CrNiMoA to martensite precipitation hardening steel with 17-4PH, and the hardness of a matrix can reach 25-30 HRC after the rough machining of a gear blank and the solution treatment; the gear blank is subjected to cryogenic treatment after semi-finishing, so that the material structure is uniform, refined and compact, and the finish machining deformation and stress of the thin-wall gear blank are reduced, thereby ensuring the finish machining dimensional stability of the gear blank; after the gear blank is finely processed, the adjustment treatment can further refine the material structure and improve the uniformity of the material structure again, thereby improving the impact toughness.)
技术领域
本发明涉及一种谐波柔轮的制造方法，属于谐波齿轮制造技术领域。
背景技术
谐波齿轮传动是利用柔性齿轮所产生的可控弹性变形波来传递运动或动力的一种齿轮传动方式，主要包括柔轮、刚轮和波发生器三个基本构件。在这三个基本构件中，谐波柔轮是强度最低的零件,因为谐波柔轮是一种薄壁零件，在谐波齿轮传动中，它是在反复弹性变形的状态下工作的，不但受到波发生器变形而带来的弯曲应力，而且柔轮体还受到齿轮啮合力弯矩的影响，以及扭矩造成的扭转失稳。
现有技术中，谐波柔轮普遍采用30CrMnSiA或40CrNiMoA材料经调质处理后制造而成；30CrMnSiA调质处理后的抗拉强度和屈服强度分别为1080MPa和835MPa，40CrNiMoA调质处理后的抗拉强度和屈服强度分别为980MPa和835MPa；其主要缺点是：材料抗拉强度和屈服强度较低，制成的谐波柔轮使用中承载能力较低，容易出现疲劳断裂，使用寿命较短。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供一种谐波柔轮的制造方法，该方法通过更换谐波柔轮材料及改进制造工艺，大幅度提高材料抗拉强度和屈服强度，以克服现有技术中谐波柔轮承载能力低、易疲劳断裂和使用寿命短的不足。
本发明是这样构成的：一种谐波柔轮的制造方法，所述谐波柔轮的材料选用马氏体型沉淀硬化钢17-4PH，加工谐波柔轮的工艺为：齿坯粗加工→固溶处理→齿坯半精加工→深冷处理→齿坯精加工→调整处理→齿形加工→时效硬化处理。
上述方法中，所述固溶处理按以下步骤完成：将完成粗加工后的谐波柔轮齿坯放入真空炉中，以8～10℃/分钟的升温速率将粗加工后的谐波柔轮齿坯从室温升至1020～1060℃，保温100～120分钟后，在25秒以内快速转入30～50℃的光亮淬火油中冷却至室温，固溶处理后齿坯硬度25～30HRC。
上述方法中，所述调整处理按以下步骤完成：将完成精加工后的谐波柔轮齿坯放入真空炉内，以5～10℃/分钟的升温速率将精加工后的谐波柔轮齿坯从室温升至800～830℃，保温300～360分钟后出炉空冷至室温。
上述方法中，所述深冷处理按以下步骤完成：将完成半精加工后的谐波柔轮齿坯放入深冷处理设备中，以2℃～4℃/分钟的降温速率将半精加工后的谐波柔轮齿坯从室温降至-65～-85℃，保温180～240分钟后，从深冷处理设备中取出恢复至室温。
上述方法中，所述时效硬化处理按以下步骤完成：将谐波柔轮放入真空炉内，以2～4℃/分钟的升温速率将谐波柔轮从室温升至180～200℃，保温8～10分钟；再以2～4℃/分钟的升温速率升至380～400℃，保温20～30分钟；最后以1～2℃/分钟的升温速率升至480～500℃，保温120～180分钟后出炉空冷至室温。
由于采用了上述技术方案，本发明的优点在于：本发明将谐波柔轮的材料由30CrMnSiA或40CrNiMoA更换为马氏体型沉淀硬化钢17-4PH，齿坯粗加工后经固溶处理，基体硬度可达25～30HRC；齿坯半精加工后经深冷处理，可使材料组织均匀、细化和致密，降低薄壁齿坯精加工变形和应力，从而保证齿坯精加工尺寸稳定性；齿坯精加工后经调整处理，可进一步细化材料组织并使材料组织的均匀性再次得到提高，从而提高其冲击韧性；完成齿形加工的薄壁谐波柔轮，再经时效硬化处理后，硬度可达38～42HRC，抗拉强度可达1600～1650MPa，屈服强度可达1420～1510MPa。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合实施例对本发明作进一步的详细说明。
实施例1
本发明的实施例：一种谐波柔轮的制造方法，所述谐波柔轮的材料选用马氏体型沉淀硬化钢17-4PH，加工谐波柔轮的工艺为：齿坯粗加工→固溶处理→齿坯半精加工→深冷处理→齿坯精加工→调整处理→齿形加工→时效硬化处理。
本实施例中，所述固溶处理按以下步骤完成：将完成粗加工后的谐波柔轮齿坯放入真空炉中，以8℃/分钟的升温速率将粗加工后的谐波柔轮齿坯从室温升至1020℃，保温100分钟后，在25秒以内快速转入30℃的光亮淬火油中冷却至室温，固溶处理后齿坯硬度25HRC。
本实施例中，所述深冷处理按以下步骤完成：将完成半精加工后的谐波柔轮齿坯放入深冷处理设备中，以2℃/分钟的降温速率将半精加工后的谐波柔轮齿坯从室温降至-65℃，保温180分钟后，从深冷处理设备中取出恢复至室温。
本实施例中，所述调整处理按以下步骤完成：将完成精加工后的谐波柔轮齿坯放入真空炉内，以5℃/分钟的升温速率将精加工后的谐波柔轮齿坯从室温升至800℃，保温300分钟后出炉空冷至室温。
本实施例中，所述时效硬化处理按以下步骤完成：将谐波柔轮放入真空炉内，以2℃/分钟的升温速率将谐波柔轮从室温升至180℃，保温8分钟；再以2℃/分钟的升温速率升至380℃，保温20分钟；最后以1℃/分钟的升温速率升至480℃，保温120分钟后出炉空冷至室温。
实施例2
本发明的实施例：一种谐波柔轮的制造方法，所述谐波柔轮的材料选用马氏体型沉淀硬化钢17-4PH，加工谐波柔轮的工艺为：齿坯粗加工→固溶处理→齿坯半精加工→深冷处理→齿坯精加工→调整处理→齿形加工→时效硬化处理。
本实施例中，所述固溶处理按以下步骤完成：将完成粗加工后的谐波柔轮齿坯放入真空炉中，以9℃/分钟的升温速率将粗加工后的谐波柔轮齿坯从室温升至1040℃，保温110分钟后，在25秒以内快速转入40℃的光亮淬火油中冷却至室温，固溶处理后齿坯硬度28HRC。
本实施例中，所述深冷处理按以下步骤完成：将完成半精加工后的谐波柔轮齿坯放入深冷处理设备中，以3℃/分钟的降温速率将半精加工后的谐波柔轮齿坯从室温降至-75℃，保温200分钟后，从深冷处理设备中取出恢复至室温。
本实施例中，所述调整处理按以下步骤完成：将完成精加工后的谐波柔轮齿坯放入真空炉内，以8℃/分钟的升温速率将精加工后的谐波柔轮齿坯从室温升至820℃，保温360分钟后出炉空冷至室温。
本实施例中，所述时效硬化处理按以下步骤完成：将谐波柔轮放入真空炉内，以3℃/分钟的升温速率将谐波柔轮从室温升至190℃，保温9分钟；再以3℃/分钟的升温速率升至390℃，保温25分钟；最后以1℃/分钟的升温速率升至490℃，保温160分钟后出炉空冷至室温。
实施例3
本发明的实施例：一种谐波柔轮的制造方法，所述谐波柔轮的材料选用马氏体型沉淀硬化钢17-4PH，加工谐波柔轮的工艺为：齿坯粗加工→固溶处理→齿坯半精加工→深冷处理→齿坯精加工→调整处理→齿形加工→时效硬化处理。
本实施例中，所述固溶处理按以下步骤完成：将完成粗加工后的谐波柔轮齿坯放入真空炉中，以10℃/分钟的升温速率将粗加工后的谐波柔轮齿坯从室温升至1060℃，保温120分钟后，在25秒以内快速转入50℃的光亮淬火油中冷却至室温，固溶处理后齿坯硬度30HRC。
本实施例中，所述深冷处理按以下步骤完成：将完成半精加工后的谐波柔轮齿坯放入深冷处理设备中，以4℃/分钟的降温速率将半精加工后的谐波柔轮齿坯从室温降至-85℃，保温240分钟后，从深冷处理设备中取出恢复至室温。
本实施例中，所述调整处理按以下步骤完成：将完成精加工后的谐波柔轮齿坯放入真空炉内，以10℃/分钟的升温速率将精加工后的谐波柔轮齿坯从室温升至830℃，保温360分钟后出炉空冷至室温。
本实施例中，所述时效硬化处理按以下步骤完成：将谐波柔轮放入真空炉内，以4℃/分钟的升温速率将谐波柔轮从室温升至200℃，保温10分钟；再以4℃/分钟的升温速率升至400℃，保温30分钟；最后以2℃/分钟的升温速率升至500℃，保温180分钟后出炉空冷至室温。
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