高硬度外齿轮键槽制造技术

本实用新型专利技术公布一种高硬度外齿轮键槽，属于机械制造领域，主要应用于煤矿机械使用的皮带运输机四级减速传动中的低速级大齿轮键槽。包括开设在齿轮轴孔内壁的沉槽；所述沉槽底面两侧各开有朝底部倾斜的斜面；所述斜面与沉槽侧面之间通过圆弧连接。高硬度外齿轮键槽可以在齿轮本体硬度达到HRC38～43之前被插削或铣削出来，在随后的热处理过程中光滑曲面键槽不出现裂纹现象，同时，既减少了现有工艺加工键槽的时间、降低了制造成本，也提高了键连接的安全性。

High hardness external gear keyway

The utility model discloses a high hardness external gear keyway, belonging to the field of mechanical manufacture, which is mainly used in the four stage gear reducer of a belt conveyer for coal mine machinery. The grooves are arranged on the inner wall of the hole of the gear shaft; the two sides of the bottom surface of the sink are respectively provided with an inclined plane towards the bottom; the inclined plane is connected with the side of the sinking groove by arc. High hardness gear keyway can reach HRC38 ~ 43 gear hardness before slotting or cutting out during subsequent heat treatment of smooth surface keyway without cracks phenomenon, at the same time, can reduce the existing process of keyway time, reduces the manufacturing cost, but also enhances the security of key connection.

【技术实现步骤摘要】
高硬度外齿轮键槽
本技术涉及机械制造领域，具体是一种高硬度外齿轮键槽，主要应用于煤矿机械使用的皮带运输机四级减速传动中的低速级大齿轮键槽。
技术介绍
皮带运输机在煤矿得到大量使用，其中两台75kW电机驱动、经各自的四级齿轮减速后带动两个主动滚筒的皮带运输机应用较多，为了提高减速器的承载能力同时减轻其重量，在该四级齿轮减速器中，对输出级的齿轮既要求有高的整体强度又要求有高的齿面硬度，为此，输出级的齿轮材料选择40Cr或其他含碳量在(0.40～0.50％)之间的合金钢，强度极限σb=700N/mm2，屈服极限σs=500N/mm2，输出级的齿轮分度圆直径d≥450mm，齿轮内孔直径dk≥160mm，采用双键与轴连接，如图1所示。为了提高齿轮芯部的强度与刚度，对齿轮整体做淬火与中温回火处理，齿轮本体硬度要求达到HRC38～43，为了提高齿轮表面的硬度与耐磨性，齿轮表面采用高频淬火与低温回火处理，齿面硬度为HRC55～60。该类齿轮是通过双键与轴连接的，齿轮的轮毂宽度B≥155mm，齿轮上加工4个直径为d0的孔以便运输与装配时使用。齿轮毛坯为锻件，毛坯的硬度为HBS240～280。现在齿轮的加工工序为，将锻件加工成齿轮毛坯，加工齿轮的内孔、加工齿轮上的4个均布孔、加工轮齿，之后，对齿轮作整体热处理，使齿轮本体的硬度达到HRC38～43，再做轮齿表面的热处理，使齿面硬度达到HRC55～60，再在线切割机上切割一对键槽，键槽宽度b≥40mm，后面是磨内孔以消除整体热处理产生的变形、磨齿面以消除表面热处理产生的变形，该齿轮的加工完成。一对键槽之所以放在齿轮本体硬度达到HRC38～43之后加工，是因为，若在这之前加工好，当对齿轮做整体热处理时，键槽侧面与底面交界处极易出现裂纹导致报废，报废是企业不愿意看到的。这样的工艺是相对合理的，不会出现因热处理而导致的报废现象。但是，由于齿轮上键槽的长度等于齿轮的轮毂宽度B，在线切割机上切割一对键槽需要花费12个小时以上的时间，钼丝的寿命只有80小时左右，切割时间是很长的，制造成本是较高的。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的不足，本技术提供一种高硬度外齿轮键槽。本技术通过一下技术方案实现：一种高硬度外齿轮键槽，包括开设在齿轮轴孔内壁的沉槽；所述沉槽底面两侧各开有朝底部倾斜的斜面；所述斜面与沉槽侧面之间通过圆弧连接。其进一步是：所述斜面与底面的夹角是30°。所述斜面和侧面分别与圆弧相切。所述圆弧的半径是沉槽宽度的八分之一。所述沉槽通过插削或铣削的方法加工。所述沉槽宽度是36～50mm；所述圆弧半径是4.5～6.25mm。与现有技术相比，本技术的有益效果是：高硬度外齿轮键槽可以在对齿轮作整体热处理之前通过插削或者铣削加工出来，热处理之后只需磨齿面以消除各种误差即可，减少了加工键槽的时间、降低制造成本；明显降低了键槽圆角处的应力数值，提高了键连接的安全性。附图说明图1是开有标准双键槽的外齿轮的主视图；图2是本技术的主视图；图3是本技术在使用时的装配图。图中：1、轴；2、齿轮；3、键；4、沉槽；4-1、底面；4-2、斜面；4-3、圆弧；4-4、侧面。图中符号：(d)齿轮分度圆直径；(da)齿轮顶圆直径；(dj)四个工艺孔所在圆的直径；(d0)四个工艺孔的直径；(dk)齿轮上内孔的直径；(b)键槽宽度；(t1)轮毂的键槽深；(t)轴的键槽深；(h)键的高度；(r)键槽的圆角半径；(f1)加工键槽上B1C1段时的退刀方向；(f2)加工键槽上B2C2段时的退刀方向。具体实施方式以下是本技术的一个具体实施例，现结合附图对本技术做进一步说明。如图2和图3所示，一种高硬度外齿轮键槽；作为键槽使用的沉槽4单个或者对称开设在齿轮2轴孔内壁上，它包括底面4-1和侧面4-4；其中，底面4-1的两侧各开有朝底部倾斜的斜面4-2，两斜面4-2对称设置，斜面4-2与底面4-1的夹角是30°；在斜面4-2与侧面4-4之间开设圆弧4-3，圆弧4-3与斜面4-2与侧面4-4分别相切，圆弧4-3的半径是沉槽4宽度的八分之一。高硬度外齿轮的键槽可以通过插削的方法加工出来或者通过铣削的方法加工出来，铣削的方法相对更快精度更高。如图1所示，是开有标准双键槽的外齿轮的主视图，键槽侧面与键槽底面相互垂直。其中，键槽是在齿轮做整体热处理之后做出，加工难度大，时间长，成本较高；若是，在热处理前将键槽做出，则热处理时键槽侧面与键槽底面的交界处容易出现裂纹现象。再结合图2和图3所示，本技术公布的键槽横截面由线段D1A1、圆弧A1B1、线段B1C1、线段C1C2、线段C2B2、圆弧B2A2、线段A2D2七部分组成，其中线段D1A1与圆弧A1B1在A1点相切，圆弧A1B1与线段B1C1在B1点相切，线段B1C1与线段C1C2在C1点相交，线段C1C2与线段C2B2在C2点相交，线段C2B2与圆弧B2A2在B2点相切，圆弧B2A2与线段A2D2在A2点相切。在对齿轮作整体热处理之前将该对键槽插削或者铣削出来，热处理之后只需磨齿面以消除各种误差即可，这样的改进节约了加工时间，只要1个小时左右的时间就可以铣削出该对键槽，改进后的键槽在热处理时键槽侧面与底面交界处不会出现裂纹，理由是：键槽侧面与键槽底面不再是标准型中的90º结构，90º结构的键槽在热处理时时常出现裂纹现象，本技术键槽侧面与键槽底面之间采用圆弧–直线过渡形式，即键槽两个侧面与半径r=b/8的圆弧分别相切于A1、A2点，与键槽底面成30º的斜线与半径为r的圆弧分别相切于B1、B2点，与键槽底面成30º的斜线与键槽底面分别相交于C1、C2点，不再出现90º的结构，键槽左面是D1A1B1C1形成的光滑表面，键槽右面是D2A2B2C2形成的光滑表面，B1C1与C1C2的实体线夹角为150º，B2C2与C2C1的实体线夹角为150º，这样的夹角不会出现裂纹现象，即使键槽底面C1C2段在热处理时出现了不规则的变形，由于键槽底面C1C2段为非接触面，与安装的键之间存在设计上的公称间隙(t1+t–h)，t1为轮毂的键槽深，t为轴的键槽深，h为键的高度，当齿轮上内孔的直径dk≥160mm时，(t1+t–h)≥0.4mm。对于标准型的键槽，当键宽b=36～50mm时，键槽圆角半径r=0.7～1.0mm，在使用时对应的剪切应力集中系数kτ=1.6，对于本技术键槽，r=b/8=4.5～6.25mm，在使用时对应的剪切应力集中系数kτ=1.15，明显降低了键槽圆角处的应力数值，提高了键连接的安全性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高硬度外齿轮键槽，包括开设在齿轮（2）轴孔内壁的沉槽（4）；其特征在于：所述沉槽（4）底面（4‑1）两侧各开有朝底部倾斜的斜面（4‑2）；所述斜面（4‑2）与沉槽（4）侧面（4‑4）之间通过圆弧（4‑3）连接；所述斜面（4‑2）和侧面（4‑4）分别与圆弧（4‑3）相切。

【技术特征摘要】
1.一种高硬度外齿轮键槽，包括开设在齿轮（2）轴孔内壁的沉槽（4）；其特征在于：所述沉槽（4）底面（4-1）两侧各开有朝底部倾斜的斜面（4-2）；所述斜面（4-2）与沉槽（4）侧面（4-4）之间通过圆弧（4-3）连接；所述斜面（4-2）和侧面（4-4）分别与圆弧（4-3）相切。2.根据权利要求1所述的高硬度外齿轮键槽，其特征在于：所述斜面（4-2）与底面（...

【专利技术属性】
技术研发人员：戴宁，
申请(专利权)人：江苏建筑职业技术学院，
类型：新型
国别省市：江苏,32