專利名稱：諧波齒輪用基材的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在諧波齒輪裝置中特別被強(qiáng)制進(jìn)行截面形狀的彈性變形的外齒輪的制造方法，所述諧波齒輪裝置具有環(huán)狀且剛性的內(nèi)齒輪；配置于內(nèi)齒輪內(nèi)側(cè)的環(huán)狀且可彎曲性的外齒輪；以及諧·波發(fā)生器，所述諧波發(fā)生器被嵌入外齒輪的內(nèi)側(cè)，通過(guò)使可彎曲性外齒輪沿半徑向彎曲而使形成于可彎曲性外齒輪的外齒的一部分與形成于剛性內(nèi)齒輪的內(nèi)齒嚙合，并且使該嚙合位置沿周向移動(dòng)，從而在內(nèi)齒輪和外齒輪之間產(chǎn)生與內(nèi)齒與外齒的齒數(shù)差相應(yīng)的相對(duì)旋轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
作為這種外齒輪的制造方法，已知按照熱鍛造一全車削一切齒一噴丸硬化一選取與內(nèi)齒輪匹配的外齒輪而進(jìn)行組合這樣的一系列步驟來(lái)進(jìn)行的例子。

發(fā)明內(nèi)容
在具備外齒輪和內(nèi)齒輪的諧波齒輪傳遞旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)力時(shí)，外齒輪在一邊與內(nèi)齒輪嚙合一邊旋轉(zhuǎn)時(shí)，持續(xù)被強(qiáng)制進(jìn)行大的彈性變形。然而，在上述以往的制造方法中，由于在熱鍛造工序中施加過(guò)度的熱處理，所以容易發(fā)生金屬內(nèi)部組織變質(zhì)、或增加不必要的應(yīng)力而使內(nèi)部應(yīng)力殘存，其結(jié)果是有可能無(wú)法獲得所需的強(qiáng)度或彈性變形特性。作為解決該問(wèn)題的方法，還實(shí)踐了如下制造方法(以下，將其簡(jiǎn)稱為整體切削法)首先制作具有必需的機(jī)械特性的實(shí)心材，從該實(shí)心材經(jīng)長(zhǎng)時(shí)間削出外齒輪用基材，然后對(duì)該基材進(jìn)行切削加工而賦予精密的輪齒。但是這導(dǎo)致如下結(jié)果產(chǎn)生因切削所致的大量切削粉而使資源、能源的消耗量和切削用刀具費(fèi)用大，需要顯著長(zhǎng)時(shí)間的加工期間等。因此，本發(fā)明的目的在于鑒于上面所例示的根據(jù)各以往技術(shù)的制造方法所帶來(lái)的課題，提供一種在具備諧波齒輪裝置中作為外齒輪所特別需要的強(qiáng)度和彈性變形特性的同時(shí)能有效地抑制作業(yè)工時(shí)和制造成本的制造方法。本發(fā)明的諧波齒輪用基材的制造方法的第I特征構(gòu)成在于，將含碳量為0. 5%以下的鋼通過(guò)冷加工而一次成型為諧波齒輪的外齒輪的形狀，將該一次成型品加熱至金屬組織的主相成為奧氏體組織的溫度區(qū)域，驟冷至比馬氏體相變開(kāi)始溫度高的規(guī)定的溫度，并且，將該溫度維持規(guī)定時(shí)間，從而制成以貝氏體為主相的金屬組織，然后，冷卻至常溫。根據(jù)本發(fā)明的第I特征構(gòu)成的諧波齒輪用基材的制造方法中，首先，將板狀等的原材料通過(guò)拉深加工、增厚加工等冷加工而一次成型至與作為目標(biāo)的最終外齒輪形狀接近的形狀。因此，在不產(chǎn)生因切削所致的大量切削粉的情況下，能在短時(shí)間內(nèi)得到外齒輪用基材。此時(shí)，因?yàn)槭褂煤剂繛?.5%以下的鋼作為原材料。由此，即使進(jìn)行冷加工也難以產(chǎn)生破裂、裂紋等缺陷。接著，將一次成型品加熱至金屬組織的主相成為奧氏體組織的溫度區(qū)域。由此，能夠去除在冷加工時(shí)產(chǎn)生于基材的、能成為使用時(shí)發(fā)生破裂的原因的殘余應(yīng)力。該加熱后驟冷至比馬氏體相變開(kāi)始溫度高的規(guī)定溫度后，將該溫度維持規(guī)定時(shí)間，制成以貝氏體為主相的金屬組織。由此，能夠穩(wěn)定地得到兼有作為諧波齒輪用基材所必需的彈力特性及韌性和為了進(jìn)行切齒加工而期望的切削加工性的、良好的一次成型品(諧波齒輪用基材)。本發(fā)明的諧波齒輪用基材的制造方法的第2特征構(gòu)成在于，將含碳量為0. 5%以下的鋼通過(guò)冷加工而一次成型為諧波齒輪的外齒輪的形狀，將該一次成型品加熱至金屬組織的主相成為奧氏體組織的溫度區(qū)域，驟冷至馬氏體區(qū)域后進(jìn)行回火，從而制成以索氏體為主相的金屬組織，
然后，冷卻至常溫。根據(jù)本發(fā)明的第2特征構(gòu)成的諧波齒輪用基材的制造方法中，首先，將板狀等的原材料通過(guò)拉深加工、增厚加工等冷加工而一次成型為與作為目標(biāo)的最終外齒輪形狀接近的形狀。因此，在不產(chǎn)生因切削所致的大量切削粉的情況下，能在短時(shí)間內(nèi)得到外齒輪用基材。此時(shí)，因?yàn)槭褂煤剂繛?. 5%以下的鋼作為原材料，所以即使進(jìn)行冷加工也難以發(fā)生組織劣化。接著，將一次成型品加熱至金屬組織的主相成為奧氏體組織的溫度區(qū)域。由此，能夠去除在冷加工時(shí)產(chǎn)生于基材的、能成為使用時(shí)發(fā)生破裂的原因的殘余應(yīng)力。在該加熱后驟冷至馬氏體區(qū)域，然后實(shí)施回火，制成以索氏體為主相的金屬組織。其結(jié)果是，能夠穩(wěn)定地得到兼有作為諧波齒輪用基材所必需的彈力特性及韌性和為了進(jìn)行切齒加工而期望的切削加工性的、良好的一次成型品(諧波齒輪用基材)。根據(jù)本發(fā)明的制造方法的其它特征構(gòu)成在于，作為上述鋼，使用含碳量為0. 4%以下的鉻鑰鋼。若為本構(gòu)成，則能夠得到在熱處理的原材料的表面與內(nèi)部之間的硬度差特別小的諧波齒輪用基材。因此，即使對(duì)由隨后的工序中的切削所形成的齒底部位，也可獲得充分高的硬度，很合適。根據(jù)本發(fā)明的制造方法的其它特征構(gòu)成在于，在上述一次成型品成為上述奧氏體組織的溫度區(qū)域中，通過(guò)在滲碳性或滲碳滲氮性的氣體氣氛中保持規(guī)定時(shí)間，從而將最終得到的金屬組織的硬度設(shè)定為Hv30(T500。若為本構(gòu)成，則通過(guò)這樣的滲碳處理或滲碳滲氮處理，能夠?qū)⒅C波齒輪用基材的表面和內(nèi)部的碳濃度提高至0. 3^1. 0%。其結(jié)果是，諧波齒輪用基材的表面和內(nèi)部的硬度提高至Hv30(T500，可得到良好的彈力特性，耐磨損性也提高。此外，通過(guò)調(diào)整滲碳處理或滲碳滲氮處理的氣氛、時(shí)間，可將碳濃度為0. 5%以下的任意鋼材控制成所希望的硬度。根據(jù)本發(fā)明的制造方法的其它特征構(gòu)成在于，通過(guò)在上述一次成型品成為上述奧氏體組織的溫度區(qū)域中，在滲碳性或滲碳滲氮性的氣體氣氛下保持規(guī)定時(shí)間，將從基材表面到2_深度的范圍中的金屬組織的最大硬度與最小硬度之差設(shè)定為Hvl30以內(nèi)。若為本構(gòu)成，則能夠得到在熱處理的原材料的表面與內(nèi)部之間的硬度差更小的諧波齒輪用基材。因此，即使對(duì)由隨后的工序中的切削所形成的齒底部位，也可獲得更高的硬度。此外，若在熱處理的原材料的表面與內(nèi)部之間具有硬度差，則假使因熱處理而導(dǎo)致原本圓形的原材料產(chǎn)生應(yīng)變時(shí)，在隨后的工序中被切削成圓形后，最終形成的輪齒的硬度有可能沿周向不同，但若為本構(gòu)成，則外齒輪完成品中的各齒的強(qiáng)度將被均勻化至充分的水平。根據(jù)本發(fā)明的制造方法的其它特征構(gòu)成在于，從上述成為奧氏體組織的溫度區(qū)域開(kāi)始的冷卻是通過(guò)使用了非活性氣體的氣體冷卻而進(jìn)行的。使用了氮、氦等非活性氣體的氣體冷卻通常存在如下問(wèn)題與油冷卻相比冷卻能力低，難以實(shí)現(xiàn)所需的冷卻速度，容易生成鐵素體、珠光體。然而，在將厚度薄且比表面積大的諧波齒輪用基材作為熱處理對(duì)象品時(shí)，即使像本構(gòu)成這樣利用氣體冷卻，也難以析出鐵素體、珠光體，可得到硬度高且具有均質(zhì)組織的一次成型品。此外，若為使用了氮、氦等非活性氣體的氣體冷卻，則能夠防止鋼的氧化。此外，與使用了鹽浴、油槽的冷卻方式相比，可大幅降低環(huán)境負(fù)荷而不需要后續(xù)工序清洗。根據(jù)本發(fā)明的制造方法的其它特征構(gòu)成在于，將上述一次成型品在滲碳性或滲碳滲氮性的氣體氣氛中保持規(guī)定時(shí)間后，將上述一次成型品在低碳勢(shì)的脫碳性氣氛中暴露規(guī) 定期間。若為本構(gòu)成，則原材料的表面被脫碳，特定厚度的表層部分的硬度下降，因此能夠延長(zhǎng)切削工序中的刀具的壽命。


圖I是例示根據(jù)本發(fā)明的諧波齒輪用基材的制造方法的簡(jiǎn)略圖。圖2是表示在本發(fā)明的熱處理工序中使用的溫度序列的示意圖。圖3是補(bǔ)充圖2的溫度序列的示意圖。圖4是表示在另一實(shí)施方式的熱處理工序中使用的溫度序列的示意圖。圖5是補(bǔ)充圖4的溫度序列的示意圖。圖6是表示熱處理后的原材料的硬度分布的圖。圖7是表示熱處理后的原材料中的碳濃度分布的圖。
具體實(shí)施例方式下面，對(duì)于用于實(shí)施本發(fā)明的實(shí)施方式，參照附圖進(jìn)行說(shuō)明。根據(jù)本發(fā)明的制造方法是將能以非常大的減速比傳遞旋轉(zhuǎn)扭矩的諧波齒輪用基材作為對(duì)象，特別是將用于在諧波齒輪中介由從圓形向橢圓狀的彈性變形而與內(nèi)齒輪(剛性齒輪)進(jìn)行嚙合的外齒輪(柔性齒輪)的基材作為對(duì)象。(鋼材)作為本發(fā)明的起始材料而使用的原材料是含碳量約為0. 5%以下的鋼材。例如可以使用冷軋鋼板、熱軋鋼板、高張力鋼板、碳鋼板、低合金鋼板、不銹鋼板等。特別可以使用S40C材、S45C材、S48C材等碳鋼板，SCM420材、SNCM220材等低合金鋼板。作為參考，將屬于可用于本發(fā)明原材料的代表例的SCM420材和S45C材的成分規(guī)格值(JIS)記于下表I。表I
權(quán)利要求
1.一種諧波齒輪用基材的制造方法，其中， 將含碳量為0. 5%以下的鋼通過(guò)冷加工而一次成型為諧波齒輪的外齒輪的形狀， 將該一次成型品加熱至金屬組織的主相成為奧氏體組織的溫度區(qū)域， 驟冷至比馬氏體相變開(kāi)始溫度高的規(guī)定的溫度，并且， 將該溫度維持規(guī)定時(shí)間，從而使金屬組織的主相為貝氏體， 然后，冷卻至常溫。
2.一種諧波齒輪用基材的制造方法，其中， 將含碳量為0. 5%以下的鋼通過(guò)冷加工而一次成型為諧波齒輪的外齒輪的形狀， 將該一次成型品加熱至金屬組織的主相成為奧氏體組織的溫度區(qū)域， 驟冷至馬氏體區(qū)域后進(jìn)行回火，從而使金屬組織的主相為索氏體，然后，冷卻至常溫。
3.如權(quán)利要求I或2所述的諧波齒輪用基材的制造方法，其中，作為所述鋼，使用含碳量為0. 4%以下的鉻鑰鋼。
4.如權(quán)利要求I 3中任一項(xiàng)所述的諧波齒輪用基材的制造方法，其中，在所述一次成型品成為所述奧氏體組織的溫度區(qū)域中，在滲碳性或滲碳滲氮性的氣體氣氛中保持規(guī)定時(shí)間，從而將金屬組織的硬度設(shè)定為Hv30(T500。
5.如權(quán)利要求4所述的諧波齒輪用基材的制造方法，其中，在所述一次成型品成為所述奧氏體組織的溫度區(qū)域中，在滲碳性或滲碳滲氮性的氣體氣氛中保持規(guī)定時(shí)間，從而將從基材的表面到2_深度的范圍中的金屬組織的最大硬度與最小硬度之差設(shè)定為Hvl30以內(nèi)。
6.如權(quán)利要求I 5中任一項(xiàng)所述的諧波齒輪用基材的制造方法，其中，從所述成為奧氏體組織的溫度區(qū)域開(kāi)始的冷卻是通過(guò)使用了非活性氣體的氣體冷卻而進(jìn)行的。
7.如權(quán)利要求I 6中任一項(xiàng)所述的諧波齒輪用基材的制造方法，其中，將所述一次成型品在滲碳性或滲碳滲氮性的氣體氣氛中保持規(guī)定時(shí)間后，將所述一次成型品在低碳勢(shì)的脫碳性氣氛中暴露規(guī)定時(shí)間。
全文摘要
本發(fā)明提供一種諧波齒輪用基材的制造方法，其在具備作為諧波齒輪的外齒輪所必需的強(qiáng)度和彈性變形特性的同時(shí)，可有效地抑制作業(yè)工時(shí)和制造成本。該制造方法為將含碳量為0.48%以下的鋼通過(guò)冷加工而一次成型為諧波齒輪的外齒輪的形狀，將該一次成型品加熱至金屬組織的主相成為奧氏體組織的溫度區(qū)域T1，驟冷至比馬氏體相變開(kāi)始溫度高的規(guī)定溫度T3，并且將該溫度維持規(guī)定時(shí)間，從而使金屬組織的主相為貝氏體，然后，冷卻至常溫。
文檔編號(hào)C21D9/32GK102803522SQ201180014539
公開(kāi)日2012年11月28日 申請(qǐng)日期2011年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月30日
發(fā)明者永田英理, 栗田信明 申請(qǐng)人:愛(ài)信精機(jī)株式會(huì)社