淬硬齿轮加工

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1、淬硬齿轮的加工概述用于动力传动的齿轮和齿轮箱，其尺寸要求更小，齿轮传动的噪音更低，从而导致对淬硬齿轮的需求，也给齿轮制造厂家提出了探索齿轮加工新方法的要求。齿轮在淬硬热处理过程中，其材料组织及应力的改变，通常会使齿轮产生变形，即齿形、齿向及齿距误差。这此误差将引起齿廓在传动时的不正确啮合，从而加大了载荷，产生齿轮噪音。因此，淬硬齿轮在热处理后，一般应添加一道精加工工序。淬硬齿轮精加工工艺可分为两类：一类是采用非成形的切削刃，如齿轮磨削加工；另一类则是具有成形的切削刃如淬硬齿轮(HRC48～53)滚削加工。本文将集中讨论用于

2、硬滚齿加工的硬质合金刀具成形切削刃的精加工过程。当今的硬质合金材料、刀具涂层和滚齿机技术的发展，已使淬硬齿轮滚切加工技术有了显著的提高，特别是在加工小于或等于12DP的中小模数齿轮时，可承受硬切削过程中所产生的极大的切削力。硬质合金滚刀的选取硬质合金滚刀在材料的品种规格上有很大进展。超细、细、中等或大颗粒的硬质合金现在都有产品。此外，硬质合金滚刀毛坯的成形工艺技术也有了显著提高，如采用热等静压(HIP)工艺，该工艺在高压高温下，增加了硬质合金毛坯的内在结合力，提高了硬质合金的抗弯强度。按照ISO的规定，实体硬质合金材料可按应用场

3、合的不同分为若干类：齿轮切削刀具分为K类和P类，K类硬质合金有更高的耐磨性，P类则有更好的高温红硬性。在K牌号和P牌号硬质合金中，每种牌号硬质合金的颗粒结构是不同的，从中等颗粒到超细颗粒。每种牌号都有其应用场合，这是和颗粒结构相关联的。一般来说，对于软滚削，K类比P类的性能要好，K类硬质合金能得到微米级的颗粒结构(粒度小于0.5μm)，而P类则不行。在磨耗方面，K类韧性更好，寿命更长。滚刀的重新刃磨和翻新滚刀加工一定数量的工件后，其切削刃变钝，此时必须重新刃磨。刃磨后的滚刀必须保持原有的几何形状；切削刃必须锋利；刀具的金相结构绝

4、不可因磨削过热而受破坏。因而在刃磨硬质合金滚刀时应采用一种油基冷却液，它对氯和硫不起反应。对于刮削滚刀，刃磨后的重新涂层并不象用于实体毛坯硬滚的滚刀那样重要。硬质合金滚刀刃磨后涂层前，建议对其刃口进行预处理。滚刀的重新刃磨将会除去切削表面的原有涂层，这会减少刀具寿命。刀具是可以重涂的。通常对于TiN涂层，可涂3～4次；对于TiCN和TiALN涂层而言，由于涂层本身有很大的内应力，所以在切削刃上难以再重新涂层。通过几次涂覆TiN涂层后，会产生高低不均匀的状况，并有分层脱落的倾向，所以原有涂层必须去除。目前有两种方法可去除刀具涂

5、层：化学退涂和物理退涂。用化学退涂去除硬质合金刀具上的涂层是一种精细工艺，要求操作者有相当的熟练程度。过度的化学退涂不仅将涂层去掉，而且还将溶洗钴结合剂，损坏硬质合金材料的微观结构。切削刃的微观损坏将产生锯齿状表面。此外，在退涂时必须对滚刀轴台、内孔及标志进行保护，以免损坏。而物理去涂，则必须由原刀具制造厂来进行，它涉及到整把滚刀齿形的重新磨削。虽然比化学退涂要贵得多，但得到的是一把新滚刀，质量和寿命都能得到保证。对滚齿机的要求为了充分发挥硬质合金和涂层工艺的优点，滚齿机应作相应地改进。目前所有先进的滚齿机都按高速滚齿进行设计

6、，其滚齿机的滚刀转速超过3000r/min，通常为5000r/min，工件主轴转速与滚刀转速相匹配。此外，机床具有很高的动刚度和热刚度。先进滚齿机的一些主要设计特点为：采用复合环氧树脂床身，以改进机床的动态和静态特性；带有恒温装置的高速滚刀主轴箱；高速工件主轴；可采用干、湿二种滚削工艺；带光电传感器的数字驱动系统；直线滚动导轨系统；高速自动上料(2～3秒)；占地紧凑；按人机工程学设计；维修方便。采用刮削工艺无论是机械式的还是CNC的滚齿机都能进行刮削，但条件是机床必须装备有工件到刀具的自动同步传动系统。这可使刮削工艺更为经济，对

7、带有自动上下料系统的机床也很重要。电子非接触系统靠一个模拟量传感器发出脉冲来测量刀具主轴、工件主轴和齿轮的位置。机床CNC控制器对这些脉冲进行处理，然后对工件主轴相对于刀具的位置进行调整，使工件轮齿和滚刀刀齿的相对位置关系正确。在刮削工艺中用冷却液有很多优点：在刮削过程中，冷却液提供了润滑性；由于刮削产生的不是正常的切屑，温度控制极其重要。刮下的切屑较小较薄，不象正常刀屑那样可带走许多热量，所以刮削时采用冷却液可控制刀具、工件及机床系统的温度；冷却液可将切屑从刀具和工件上冲走；改善了工件表面精糙度；提高了刀具寿命。在“绿色滚

8、削”工艺中，正确选择齿厚余量是很重要的。推荐选择顺铣滚齿，因为它可得到最厚的切屑，这有助于控制切削过程的动态状况，提高刀具寿命。经验证明，切削速度可以超过200m/min，进给量的选择取决于所要达到的表面光洁度。典型进给范围为0.5～1.25mm/r。刀具移位(