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刮削滚齿精加工工艺特征与试运用研究

宣布时间：2022.08.23    点击数： 80273

       硬齿面齿轮主要运用于车辆、船舶、工程机械等领域的动力输出变速装置中。硬齿面刮削手艺是使用硬质合金滚刀来对硬齿面齿轮举行精加工和齿轮磨前半精加工的工艺手艺，齿面硬度可抵达45～64HRC，而加工精度可达5～7级，齿轮外貌粗糙度为Ra（0.6～1.25）μｍ，可部分替换磨齿和剃齿举行修形，以消除淬火（热处置惩罚）造成的变形。其加工效率比锥面砂轮磨齿机高5～6倍，而生产用度远低于磨齿，同时加工后齿面晶粒细化组织优于磨齿和剃齿。通过研究与试运用，该手艺对企业降低本钱、提高生产效率和产品品质有着起劲的意义。

       硬齿面齿轮主要应用于车辆、船舶、工程机械、航空等领域的动力输出变速装置中。关于淬火后的硬齿面齿轮的精加工，一样平常都接纳磨齿、珩齿和剃齿举行修形工艺要领，以消除淬火（热处置惩罚）造成的变形，这是高精度硬齿面齿轮制造必不可少的要害工序，这不但能提升齿轮的综合精度和啮合状态，还能提高齿轮的现实使用寿命，可是这种要领效率较低。 

01硬齿面齿轮精加工主要要领
 
       现渗氮或渗碳淬火后的硬齿面齿轮一样平常工艺流程为：铸造→正火→粗车→开齿→渗碳淬火→修磨基准→磨齿和剃齿修形。这种方法效率较低，虽磨齿精度较高（可抵达３级），但装备的价钱较高，一样平常企业很少使用。同时磨齿保存散热较差的问题，易造成齿面局部“烧伤”而形成缺陷；而剃齿效率较低，提高切削速率虽会提升剃齿精度和加工效率，但刀具易磨损降低寿命（刀具制造本钱较高），甚至还会引起机床顶尖的烧损等。
 
       滚齿加工是一连展成运动切削的制齿要领，以是其生产效率(是种种机械加工制齿效率最高和最广的制齿装备)、渐开线齿形精度较高且稳固。由于滚齿机床的设计刚度较高，一样平常用于去除齿形大余量加工(开齿)，未精加工镌汰加工余量，适合提高进刀量抵达提高效率的目的(钢件粗滚2~3.5mm/r、 精滚0.8~1.2mm/r)。一样平常滚齿机床的滚齿加工精度为标准GB/T10095.1—2008和 GB/T10095.2— 2008的7～8级，高速钢滚刀滚齿切削速率为100～ 200m/min，被加工齿面硬度为 300～400 HBW。随着海内细密、高细密滚齿机床的运用，高效率、高精度滚齿的运用工艺研究逐步替换部分磨齿和剃齿工序，如重庆机床厂的YMA3150、YMA3150、 YGA31125等细密、高细密滚齿机床的推广应用。
 
02刮削滚齿加工特征
 
       刮削滚齿加工是一种针对小中模数的硬齿面精加工的滚切要领，其前角接纳零度或较小的负前角，其切削原理是通过微量的挤压切削对变形后的齿形举行修整抵达提高精度的目的，同时通过微量切削后的刀具刃部挤压，可抵达细化齿外貌晶粒、提高齿面强度、使齿表爆发压应力降低裂纹爆发和提高齿面耐磨性等作用。其加工效率比锥面砂轮磨齿机高 ５～６倍，具备磨齿和剃齿不可替换的显着优势。
 
       刮削滚齿手艺主要适用于半精加工或精加工的齿轮，其加工速率较低，被加工齿轮齿面的硬度可达45~64HRC。而接纳高速钢滚齿，切削速率较低且特易磨损，磨损后换刀难题（重新对刀难题），极易造成齿坯报废，以是刮削滚齿的刀具高硬度、高耐磨性 是主要特征指标。
 
        从装备而言，一样平常通俗滚齿机床的加工精度为 7～8级，而细密、高细密滚齿机床的滚齿精度可达5～6级，以是通过刮削滚齿所选装备一样平常为细密、高细密滚齿机床。对应刮削滚刀的精度选取一样平常为 A 级、AA 级和 AAA 级。A 级为一样平常精加工(7级)或高精度齿轮的半精加工，AA 级为高精度齿轮的精 加工 (5～6 级)，齿面粗糙度为Ra(0.63～1.25) μm。刀具的精度越高产品齿形精度高，而装备精度高则产品的周节误差、齿向误差、基节误差会很低。
 
03刮削滚齿的工艺优化研究
 
 
       刮削滚齿的适用规模和加工刀具的特征： 齿轮质料分为渗氮齿轮合金钢(如18CrNiWA)、 渗碳齿轮合金钢(如20Cr2Ni4)、常用调质和淬火齿 轮钢(如40Cr)、铸铁等。由于铸铁和其他质料较难形成齿面硬化，一样平常只对前3种材质齿轮淬硬后接纳刮削滚齿。
 
       刮削滚齿的刀具除了具备硬度和耐磨性要求较高外，刀齿形状也有特殊要求。刮削滚齿的顶刃具有很大的负前角，对切削历程很倒运，为避免顶刃爆发显著的磨损和刃崩而只管取“小”。
 
       淬火后应只刮削齿面有用段的渐开线而不加工齿根底，以是对热处置惩罚前的刮前滚齿，应按差别齿轮参数设计带预挖根的专用刮前滚刀。同时为减轻淬火后齿轮齿根应力集中问题，刮前滚刀的齿顶可设计成圆头形，使得切出的齿槽略深于齿轮标准齿高，且槽底两侧有适量的圆滑过渡的沉割。
 
       刮前滚齿的留余量原则上应凭证齿轮的模数、齿数、质料和热处置惩罚变形的巨细来确定，但不可一概而论，由于每个企业的装备能力、控制变形手段等同，制订余量时应以履历和标准余量作参考，经由验证后再确定固化工艺参数。
 
      刮削滚齿加工刀具质料优化： 现刮削滚齿刀具一样平常接纳整体高速钢对其前角举行修磨成零度或较小的负前角，但其材质耐磨性较低，较难长时间使用，主要适用于调质或较低硬度(32～40HRC)齿轮的滚刮。通过对统一材质相同齿面硬度(45HRC)小批量的钢件齿轮举行试用，划分接纳整体硬质合金滚刀、整体硬质合金涂层滚刀、镶片齿轮滚刀、整体高速钢滚刀等4种 AA 精度滚刀举行刮削滚齿加工较量，其比照项和数据见表1。
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       通过比照，整体硬质合金滚刀的性价比最高（齿面硬度为45~64HRC），使用硬质合金半精滚或刮削精滚淬火后的硬齿面齿轮，可镌汰磨齿余量甚至部分取代磨齿，如大批量生产，接纳整体硬质合金滚刀的总用度远低于磨齿。如中批量或小批量生产，可接纳镶嵌式刮削滚刀更经济。
 
        刮削滚齿加工刀具的结构特点：刮削滚齿刀具与通俗滚齿刀具的区别（见图１） 如下：通俗滚齿刀具为正前角，而刮削滚齿刀具前角接纳零度或较小的负前角，并有磨钝“宽带刃”Δ。经由比照验证，半精滚加工的磨钝标准可接纳0.2~0.3ｍｍ，精滚加工的磨钝标准可接纳0.1~0.2ｍｍ。硬质合金滚刀一样平常接纳刃磨机（铲齿车床）使用金刚砂轮举行刃磨。
 
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滚刀刃磨后，刮削滚刀的顶刃一样平常具有很大的负前角，切削历程很是倒运，同时会爆发振动。硬质合金刮削滚刀会爆发磨损和崩刃，应对刃口举行强化处置惩罚，常用的刃口强化要领有如下２种。 
 
       １）用细粒度碳化硅油石沿刀齿侧刃稍微而匀称地研磨1~2次，即可形成0.01~0.03的倒棱， 研磨后刃口应具有一定的钝圆形状。
 
       ２）用金刚石油石沿刀齿侧刃研磨1~2次，可获得较量平直的刃口。硬质合金滚刀应在高刚度的滚刀刃磨机床上使用金刚石砂轮举行刃磨。 
 
        一样平常刮削滚刀的顶刃宽度取1.15ｍｍ，以便使刮削滚刀只加工齿廓而加工不到齿顶位置，刮削前一样平常接纳带凸角的滚刀滚齿。
 
       刮削滚齿加工的装备选�。汗蜗鞴龀葜饕钦攵杂渤菝妫�45~64HRC）的加工，滚刀刀齿所遭受的攻击力较大，易爆发较大的振动而影响齿形精度和齿面粗糙度，同时刮削滚齿是齿轮精度最后成形的包管，机床的精度会影响齿轮的周节累积误差、节圆跳动、公法线检测转变量等参数。以是刮削滚齿的装备选取应包管如下几项基本要求。
 
       １）机床整体刚度高。在刮削滚切中硬齿面齿轮时，滚刀刀齿所遭受的攻击力较大，要求机床具有足够的抗振能力和吸振能力。
 
       ２）机床传动链的间隙要小。传动链的间隙过大就会造成各关联运动误差加大，影响齿轮精加工的精度品级，一样平常事情台的分度蜗轮副间隙应控制在0.015～0.025ｍｍ。
 
       ３）机床接纳滚珠丝杠。轴向进给系统最好接纳滚珠丝杠，其间隙应调解到最小。
 
       ４）机床应在恒温间使用。刮削滚齿所使用装备为细密、高细密滚齿机，各传动链间隙应调解到最小，若是温度过高或过低，金属受热胀冷缩的影响会造成细密、高细密装备的损害。同时，对高精度齿轮加工的尺寸控制有益。 
 
         刮削滚齿加工的切削液选�。� 滚齿时，为提高滚刀耐用度和冷却效果，降低齿面的外貌粗糙度，应向切削区直接浇注切削液，其流 量为8～10L/min。而刮削滚齿的刀具举行了前角的修钝，厥后刀面刃与产品接触外貌是挤压作用，金属间具有亲相助用，易造成粘结拉伤齿面降低外貌粗糙度。以是应接纳油脂切削液，切削历程中在刀具与产品外貌形成油膜，隔离金属间的直接接触，阻止造成粘结拉伤齿面降低外貌粗糙度。实践证实效果显着。刮削滚齿切削液的选用见表２。
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04结语
 
 
        硬齿面刮削是使用硬质合金滚刀来对硬齿面齿轮举行精加工和齿轮磨前半精加工的工艺手艺，齿面硬度为45～64 HRC，加工精度可达5～7级，齿轮外貌粗糙度为Ra(0.63～1.25)μm，可部分替换磨齿和剃齿举行修形，以消除淬火(热处置惩罚)造成的变形。加工效率比锥面砂轮磨齿机高5～6倍，而其生产用度远低于磨齿，同时刀具挤压可细化齿面晶粒和硬化表层。通过小批次试应用，验证其具备磨齿和剃齿不可替换的优势。研究与应用该手艺对企业降低本钱、提高生产效率有着起劲的意义。
 
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