一种风电齿轮箱大型内齿圈加工方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及风电技术领域，更具体地说，涉及一种风电齿轮箱大型内齿圈的加工方法。
【背景技术】
[0002]齿轮箱在风力发电机组中有着广泛的应用，是其重要机械部件。齿轮箱的主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。由于通常风轮的转速很低，远达不到发电机发电所要求的转速，所以必须通过齿轮箱齿轮副的增速作用来实现。
[0003]据统计，风电齿轮箱产生故障的原因大部分是由行星级引起的，内齿圈的可靠性往往成为风电齿轮箱的薄弱环节。随着风机单机容量的增大，内齿圈模数和直径也相应的越来越大。为减轻产品重量和提高产品的承载能力，风电内齿圈多采用渗碳淬火或者渗氮工艺。然而对于1.5m以上的大型内齿圈，由于渗碳淬火工艺成本高、变形大、周期长，成品后齿面渗碳层质量不均匀，质量难以保证。而渗氮工艺内齿圈零件变形小，生产周期相对较短，同时也能保证内齿圈的硬化层质量，因此氮化工艺的应用更为广泛。
[0004]现有技术中常见的氮化内齿圈加工工艺多包括以下步骤:锻造成型、粗加工、调质、精加工、两步插齿、氮化处理和车削加工。然而，该工艺加工获得的内齿圈齿面粗糙度一般只能达到Ra3.2，氮化后精度一般仅为8-9级。由于大型内齿圈模数大、齿槽深，而调质淬透性有限，故齿顶、齿根、齿面的调质效果不一致，综合机械性能较差。而内齿圈的机械性能对零件的使用寿命有着重要影响。因此需提高内齿圈齿面的耐磨性、抗磨蚀性、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度，使得齿轮箱运行更加平稳，从而提高产品寿命。
[0005]综上所述，如何有效地解决内齿圈综合机械性能较差、可靠性较低、产品使用寿命较短等问题，是目前本领域技术人员急需解决的问题。
【发明内容】
[0006]有鉴于此，本发明的目的在于提供一种风电齿轮箱大型内齿圈加工方法，该风电齿轮箱大型内齿圈加工方法可以有效地解决内齿圈综合机械性能较差、可靠性较低、产品使用寿命较短的问题。
[0007]为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0008]一种风电齿轮箱大型内齿圈加工方法，包括步骤:
[0009]I)根据内齿圈的规格和锻造标准，锻造成型形成内齿圈毛坯；
[0010]2)将所述内齿圈毛坯进行外圆、内孔和端面粗加工，外圆、内孔、端面初步成型，并留有余量；
[0011]3)将所述经过外圆、内孔和端面粗加工的内齿圈粗加工出齿形；
[0012]4)将所述粗加工出齿形的内齿圈进行调质处理；
[0013]5)将所述经过调质处理后的内齿圈精加工出外形及内孔；
[0014]6)将所述经过精加工的内齿圈进行氮化处理。
[0015]优选地，上述风电齿轮箱大型内齿圈加工方法中，所述步骤2)具体为将所述内齿圈毛坯进行粗车，外圆、内孔、端面初步成型，并留有余量。
[0016]优选地，上述风电齿轮箱大型内齿圈加工方法中，所述步骤2)中粗车留有的单边余量为5_6mm。
[0017]优选地，上述风电齿轮箱大型内齿圈加工方法中，所述步骤3)具体为将所述经过外圆、内孔和端面粗加工的内齿圈粗铣出齿形；
[0018]所述步骤5)包括将所述经过调质处理后的内齿圈进行精铣，并留有公法线余量。
[0019]优选地，上述风电齿轮箱大型内齿圈加工方法中，所述公法线余量为0.7-0.9_。
[0020]优选地，上述风电齿轮箱大型内齿圈加工方法中，所述步骤5)包括对所述内齿圈的外圆、内孔和端面进行精车。
[0021]优选地，上述风电齿轮箱大型内齿圈加工方法中，所述步骤4)中的调质处理包括先进行淬火处理，淬火温度840-860°C，保温时间为5-6小时；再进行回火处理，回火温度540-580°C，保温时间为8-9小时。
[0022]优选地，上述风电齿轮箱大型内齿圈加工方法中，所述步骤6)中氮化处理的氮化温度为490-520°C，氮化时间为80-85小时。
[0023]优选地，上述风电齿轮箱大型内齿圈加工方法中，所述步骤5)与所述步骤6)之间还包括步骤:
[0024]51)将所述精加工后的内齿圈进行磨齿成品，以达到齿轮精度和齿面粗糙度。
[0025]应用本发明提供的风电齿轮箱大型内齿圈加工方法时，由于在调质前先开槽，粗加工出齿形，因而经调质后齿顶、齿根、齿面的调质效果一致，避免了由于调质淬透性有限造成的调质效果不均匀，进而提高了内齿圈内部的综合机械性能。齿轮综合机械性能的提高，使得齿轮箱运行更加平稳，从而提高产品的使用寿命。同时，本发明提供的风电齿轮箱大型内齿圈加工方法，粗加工出齿形后进行调质，可以减少后续精加工的加工余量，减小加工变形。
[0026]在一种优选的实施方式中，本发明提供的风电齿轮箱大型内齿圈加工方法采用铣齿工艺进行齿形的加工。由于高速铣齿机的加工效率较高，故铣齿工艺能够有效提高内齿圈的加工效率，降低生产周期和加工成本。同时，对于特别是大型内齿圈的加工，由于其模数大，切削量大，采用高速铣齿机可以减少刀具磨损，进而进一步降低成本。
[0027]在另一种优选的实施方式中，本发明提供的风电齿轮箱大型内齿圈加工方法在精加工出齿形、端面和孔后，进一步进行磨齿处理。磨齿处理能进一步提高齿轮精度和齿面粗糙度。故采用磨齿工艺，氮化处理后的内齿圈精度仍可达到6级以上，齿面硬度达到550HV以上。齿轮精度提高，使得齿轮箱运行更加平稳，一方面可以降低噪声；另一方面有效提高了齿面的耐磨性、抗磨蚀性、接触疲劳强度和弯曲疲劳强度。
【附图说明】
[0028]为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0029]图1为本发明提供的风电齿轮箱大型内齿圈加工方法第一种【具体实施方式】的工艺流程图；
[0030]图2为本发明提供的风电齿轮箱大型内齿圈加工方法第二种【具体实施方式】的工艺流程图；
[0031]图3为本发明提供的风电齿轮箱大型内齿圈加工方法第三种【具体实施方式】的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0032]本发明实施例公开了一种风电齿轮箱大型内齿圈加工方法，以提高内齿圈的综合机械性能，延长产品使用寿命。
[0033]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0034]请参阅图1，图1为本发明提供的风电齿轮箱大型内齿圈加工方法第一种【具体实施方式】的工艺流程图。
[0035]在第一种【具体实施方式】中，本发明提供的风电齿轮箱大型内齿圈加工方法包括步骤:
[0036]SlOl:根据内齿圈的规格和锻造标准，锻造成型形成内齿圈毛坯；
[0037]选用42CrMoA钢为原材料，根据内齿圈的规格等设置粗加工尺寸，并结合锻造标准留适当余量，锻造出内齿圈毛坯。锻造是一种利用锻压机械对金属坯料施加压力，使其产生塑性变形以获得具有一定机械性能、一定形状和尺寸锻件的加工方法。通过锻造能消除金属在冶炼过程中产生的铸态疏松等缺陷，优化微观组织结构，同时由于保存了完整的金属流线，锻件的机械性能一般优于同样材料的铸件。
[0038]S102:将所述内齿圈毛坯进行外圆、内孔和端面粗加工，外圆、内孔、端面初步成型，并留有余量；
[0039]锻造成型的内齿圈毛坯经过外圆、内孔和端面粗加工，外圆、内孔及端面初步成型。当然，粗加工时需留有精加工余量。加工余量的具体大小可以根据内齿圈规格及加工工艺或条件等因素进行设置，此处不做具体限定。
[0040]S103:将所述经过外圆、内孔和端面粗加工的内齿圈粗加工出齿形；
[0041]外圆、内孔和端面基本成型后，根据内齿圈的具体规格，进行齿形的粗加工。当然，齿形的粗加工也需为后续的精加工留有余量。齿形的精加工余量具体大小也可以根据内齿圈规格及加工工艺或条件等因素进行设置，此处不做具体限定。
[0042]S104:将所述粗加工出齿形的内齿圈进行调质处理；
[0043]粗加工出齿形后，将内齿圈进行调质处理。调质通常指淬火+高温回火，以获得回火索氏体的热处理工艺。调质的主要目的是得到强度、塑性都比较好的综合机械性能。将内齿圈进行调质处理后，其综合机械性能提高，使得齿轮箱运行更加平稳，从而提高产品的使用寿命。对于模数大齿槽深的内齿圈，如齿槽深大于30_，调质时由于钢的淬透性有限，离表面越远硬度越低，故粗加工出齿形后再进行调质处理，齿顶、齿根