齿轮磨齿烧伤的分析与防止

《齿轮磨齿烧伤的分析与防止》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、万方数据第33卷第1期齿轮磨齿烧伤的分析与防止文章编号：1004—253912009)ol—0089—04齿轮磨齿烧伤的分析与防止(郑州机械研究所，河南郑州450052)汪军丁英辉范乃则(郑州大学，河南郑州450001)王晶晶摘要为解决生产实践中存在的磨齿烧伤问题，结合生产实际现状，首先分析了磨齿烧伤的成因、类型及危害，并就磨削原理、砂轮和磨削参数、冷却液和冷却系统以及工装夹具等方面对磨齿烧伤的影响进行了试验分析，最后提出了改进办法。关键词齿轮磨齿烧伤磨削原理啮合原理砂轮O引言齿轮传动是现代机械中最主要的一种机械传动，齿轮是机械产品的重要基础零部件。磨齿是齿轮加工的一种

2、精加工工艺，磨齿不仅能修正齿轮预加工产生的各项误差，而且能显著提高齿轮箱的整体精度⋯。随着精密齿轮需求量的不断增加，越来越多的展成磨齿机被成型磨齿机取代，使磨齿效率显著提高。但在生产使用过程中，成型磨齿机的齿面烧伤问题越来越多的出现，尤其对17CrNiM06及20CrNi2MoA等含镍较高的材料更加突出，严重影响了齿轮质量和使用寿命。为此，本文就磨齿烧伤的原因、影响因素和防止措施进行了分析和探讨。1磨齿的烧伤1．1磨齿烧伤的原因磨削过程中不可避免的会产生大量的磨削热，一部分被冷却液带走，另一部分被传导人加工齿轮的浅表面层内，并快速使齿轮的表层温度升高。在磨削热大量产生时

3、会在齿面浅层形成回火层，在磨削特别异常时，甚至可达到相变乃至熔化温度，经冷却液激冷形成二次淬火层，因此便形成了磨齿烧伤。当产生并作用在被磨齿齿面表层内的磨削拉应力超过材料的脆断强度时还会形成磨削裂纹。1．2磨齿烧伤的判定磨齿时主要工艺参数对烧伤形成的影响可用4种方法作定性或定量的评价。(1)侵蚀检验法，按GB／T17879—1999(齿轮磨削后表面回火的侵蚀检验》，用3％一5％的硝酸溶液侵蚀后，根据回火区域颜色的变化从轻到重分为A、B、C、D、E共5个级别，根据回火表面积的最大百分比分为1、2、3共3个级别。分别从回火颜色和回火面积的最大百分数对磨齿烧伤的程度进行判定。

4、(2)金相法，是用金相图分析和测量显微硬度方法确定组织变化层深度，也是在实际生产中常用的方法。(3)解析试验法，即用系数K=Q／F来评价。其中，9为砂轮在单位时间内磨下的金属数量(体积金属的单位磨除量)，F为砂轮同齿面的接触面积。用此种方法要完成一定量的金相分析，根据这些资料，建立起系数K与组织变化层深度的关系，从而确定磨齿烧伤的层深。(4)解析法，根据热波渗透方程【2J牡冉h毒式中h’——损伤层深度口——温度传导系数，口=会A——传热系数c——单位热容量y——被加工材料的密度r——散热时间‰——磨削区内最高接触温度k——许用温度(在深度h’处不引起马氏体分解)这种评价

5、方法是在某些假设的情况下，对磨齿热过程许多参数分析的基础上进行的，必须完成较大的计算量。第一种方法主要从表面反应对磨齿烧伤判定，是最简单最便捷的检验方法，也是在生产实践中常用的方法之一。第二种方法是通过对磨齿烧伤层的金相分析对磨齿烧伤的硬度影响、组织变化等影响因素进行深层次分析。通过前两种方法，可以把磨齿烧伤从表面到组织进行全面分析，也是实际生产中常用的检验方法。三、四两种方法从理论的角度对磨齿烧伤的深度进行计算，可对磨齿烧伤进行全面补充。万方数据机械传动2009年1．3磨齿烧伤的硬度分析图1为17CrNiM06和20CrNi2MoA两种材料经成型磨齿机磨削产生烧伤后的

6、硬度曲线，其中包含磨齿前的原始曲线及磨齿后的两种典型烧伤类型：轻度回火烧伤和二次淬火回火严重烧伤。图中③为未磨齿时的原始硬度曲线，经比较发现：情况①和情况②的表面硬度与原始硬度存在明显差异。磨齿烧伤中第一种情况即图1所示①情况，材料①经磨齿后在距表面0．1mm形成回火层，使硬度显著降低。按GB／T17879—1999((齿轮磨削后表面回火的侵蚀检验》用5％硝酸溶液酸洗后发现，表面呈现深灰或深色，属于B级轻度回火，回火面积占25％左右。在实际使用过程中发现，这种齿轮齿面由赫兹应力形成垂直于齿面的裂纹，并沿齿宽方向发展；另外沿齿高方向，相邻裂纹发展交叉成网状，齿表面层形成“

7、孤岛”，最后沿渗碳层过渡区造成剥落，使齿轮寿命明显下降。第二种情况即图l所示②情况，材料②经磨齿后产生二次淬火，在距表面0．1mm形成淬硬层，使表面硬度显著提高，并形成很大的拉应力。磨齿后放置12小时即发现齿面有严重裂纹，严重处还出现翘皮现象。按GB／T17879一1999(齿轮磨削后表面回火的侵蚀检验》用5％硝酸溶液酸洗后发现白色块状区，周围是黑色回火面，属于E级严重过热，回火面积占80％以上。金相分析发现白色块状区是二次淬火的未回火马氏体，层深很浅(O．1mm左右)，放置过程中在应力作用下产生裂纹。这种齿轮在使用过程中会出现压溃，寿命