TPX619B普通卧式铣镗床主运动齿轮材料与热处理工艺研究.docx

2012年10月Oct.2012第5期(总第129期)No.5(SUMNo.129)机械管理

2012年10月Oct.2012

第5期(总第129期)

No.5(SUMNo.129)

MECHANICALMANAGEMENTANDDEVELOPMENT

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TPX619B普通卧式铣镗床主运动齿轮

材料与热处理工艺研究

王显春，韩涛，杨凤清，杨春峰，王静，王一楠

(沈阳机床股份有限公司，辽宁沈阳110141)

摘要：TPX619B普通卧式铣镗床是沈阳机床集团的经典产品之一，其主轴箱内部结构复杂，齿轮众多。针对该机床主运动齿轮的材料及其热处理工艺进行介绍和分析。

关键词：镗床；齿轮；材料；热处理

中图分类号：TG531文献标识码：A文章编号：1003-773X(2012)05-0015-02

0引言

齿轮传动是机械传动中应用最为广泛的一种传动形式。TPX619B普通卧式铣镗床是沈阳机床集团的经典产品之一，其主轴箱内部结构复杂，齿轮众多。机床自面世以来，由于齿轮导致的故障率极低，可见其齿轮设计合理，材料和热处理工艺选择得当，现对TPX619B主运动齿轮材料及热处理工艺进行介绍。

1齿轮常用材料和热处理工艺

高频淬火齿轮通常用含碳量为0.40%～0.50%的碳钢或低合金钢(40、45、40Cr和45Mn2)制造。大批量生产时，一般要求精选含碳量以保证质量。45*钢限制在0.42%～0.47%C,40Cr钢限制在0.37%～0.42%C。经高频淬火并低温回火后，淬硬层应为混合回火马氏体，而心部则为毛坯热处理(正火或调质)后的组织。

由于齿轮的承载范围广，工作情况复杂，应根据不同的工作环境及要求选择适用的强化手段。对于中档承载能力的齿轮(m=2～10mm),线速度≤30m/s,齿面接触应力≤700MPa,精度9～7级，往往要求达到一定的硬化层深度，而渗氮是实现深层处理的低温化学热处理工艺。而某些高速齿轮的线速度高达100m/s以上，提高这些齿轮的齿面抗擦伤、抗胶合能力十分重要，可将渗氮与低温电解渗硫复合处理作为进一步提高抗胶能力的工艺。而对于高精度、小模数的齿轮常采用气体碳氮共渗工艺，既可提高零件的耐磨性和接触疲劳强度，又能保证齿轮磨削后的精度达到设计要求。

齿轮的渗碳层深度可以根据模数来选择2。

当模数≤1.25mm时，深度范围为0.1~0.25mm;当模数为1.5~2.5mm时，深度范围为0.25~0.40mm;当模数为3~4mm时，深度范围为0.35~0.50mm。

当模数为4.5~6mm时，深度范围为0.45~0.55mm;当模数6mm时，深度范围0.50mm;对于高速重载齿轮，渗碳层深度范围为0.7~1.1mm。

在工作中，齿轮的受力情况比较复杂，齿轮的根部受交变弯曲应力，齿面受大的接触应力并产生强烈的摩擦，并且在啮合不良时，还受到一定的冲击载荷，所以齿轮一般要具有以下性能。

1)较高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度；2)齿面具有较高的硬度和耐磨性；3)齿轮芯部具有足够的强度和韧性。

为了达到以上性能，满足工作需要，就要根据齿轮工作的载荷和工作环境合理地选择齿轮材料和热处理工艺。

2TPX619B主运动齿轮分析

2.1主运动齿轮材料及热处理选择

主电机：1450rpm,功率：7.5kW,主轴转速：8~1000r/min,最大扭矩：1225Nm,最大轴向抗力：12250N。属于低速、中重型机床且齿轮运行环境良好。机床主轴箱齿轮承担着传递动力和变速的任务，工作时间长，故一般采用碳钢或40Cr或20Cr制造，见图1和表1。

图1主运动齿轮传动图

40Cr合金钢齿轮热处理为齿部高频淬火+低温回火，热处理后，表面硬度可达48HRC。提高了钢的表面耐磨性，且芯部由于没有进行淬火保持了好的韧性，变形小；

图1中5~8、13、14齿轮在传动中受冲击力大，且换挡次数频繁，所以要求齿轮具有高的耐磨性，疲劳强

收稿日期：2012-06-06

作者简介：王显春(1977-),男，辽宁铁岭人，工程师，学士，现从事技术研发工作。E-mail:wangxianchun33@126.com.

第5期(总第129期)机械管理开发2012年10月

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度和芯部韧性。故选用20Cr材料。热处理工艺采用渗碳+淬火+低温回火。根据机床齿轮的工作状态，属于重载齿轮，故渗碳层取0.9mm。渗碳后表面