齒輪機加工工藝及切削參數與刀具要求

齒輪機加工工藝及切削參數與刀具要求 若遇加工齒輪太硬車不動、想提高加工效率 等問題 歡迎致電15638121553吳百利 鄭州華菱市場部

齒輪，汽車行業主要的基礎傳動元件，通常每輛汽車中有18~30個齒部，齒輪的質量直接影響汽車的噪聲、平穩性及使用壽命。齒輪加工機床是一種復雜的機床系統，是汽車行業的關鍵設備，世界上各汽車制造強國如美國、德國和日本等也是齒輪加工機床制造強國。據統計，我國80%以上的汽車齒輪由國產制齒裝備加工完成。同時，汽車產業消費了60%以上的齒輪加工機床，汽車產業將一直是機床消費的主體。
　　齒輪加工工藝
　　1.鑄造制坯
　　熱模鍛仍然是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鑄造工藝。近年來，楔橫軋技術在軸類加工上得到了大范圍推廣。這項技術特別適合為比較復雜的門路軸類制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小，而且生產效率高。
　　2.正火
　　這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為終極熱處理做組織預備，以有效減少熱處理變形。所用齒輪鋼的材料通常為20CrMnTi,一般的正火由于受職員、設備和環境的影響比較大，使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制，造成硬度散差大，金相組織不均勻，直接影響金屬切削加工和終極熱處理，使得熱變形大而無規律，零件質量無法控制。為此，采用等溫正火工藝。實踐證實，采用等溫正火有效改變了一般正火的弊端，產品質量穩定可靠。
　　3.車削加工
　　為了滿足高精度齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部采用數控車床，使用機械夾緊不重磨車刀，實現了在一次裝夾下孔徑、端面及外徑加工同步完成，既保證了內孔與端面的垂直度要求，又保證了大批量齒坯生產的尺寸離散小。從而進步了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質量。另外，數控車床加工的高效率還大大減少了設備數目，經濟性好。
　　4.滾、插齒
　　加工齒部所用設備仍大量采用普通滾齒機和插齒機，固然調整維護方便，但生產效率較低，若完成較大產能需要多機同時生產。隨著涂層技術的發展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地進行，經過涂鍍的刀具能夠明顯地進步使用壽命，一般能進步90%以上，有效地減少了換刀次數和刃磨時間，效益顯著。
　　5.剃齒
　　徑向剃齒技術以其效率高，設計齒形、齒向的修形要求易于實現等上風被廣泛應用于大批量汽車齒輪生產中。公司自1995年技術改造購進意大利公司專用徑向剃齒機以來，在這項技術上已經應用成熟，加工質量穩定可靠。
　　6.熱處理
　　汽車齒輪要求滲碳淬火，以保證其良好的力學性能。對于熱后不再進行磨齒加工的產品，穩定可靠的熱處理設備是必不可少的。公司引進的是德國勞易公司的連續滲碳淬火生產線，獲得了滿足的熱處理效果。
　　7.磨削加工
　　主要是對經過熱處理的齒輪內孔、端面、軸的外徑等部分進行精加工，以進步尺寸精度和減小形位公差。
　　齒輪加工采用節圓夾具定位夾緊，能有效保證齒部與安裝基準的加工精度，獲得滿足的產品質量。
　　8.修整
　　這是變速器、驅動橋齒輪裝配前對齒部進行磕碰毛刺的檢查清理，以消除它們在裝配后引起噪聲異響。通過單對嚙合聽聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙合偏差來完成。制造公司生產的變速器中殼體零件有離合器殼、變速器殼和差速器殼。離合器殼、變速器殼是承重零件，一般采用壓鑄鋁合金經專用模具壓鑄而成，外形不規則、較復雜，一般工藝流程是銑結合面→加工工藝孔和連接孔→粗鏜軸承孔→精鏜軸承孔和定位銷孔→清洗→泄漏試驗檢測。

加工齒輪刀具參數及要求

齒輪滲碳淬火后變形嚴重，特別是對于大型齒輪，滲碳淬火外圓和內孔尺寸變形量一般都很大，而對于滲碳淬火后的齒輪外圓車削，一直沒有合適的刀具，“華菱超硬”研制的用于強斷續車削淬火鋼的BN-H20牌號刀具，對滲碳淬火齒輪外圓內孔及端面的變形進行車削修正找到了合適的斷續切削加工刀具，并在超硬刀具斷續切削加工領域取得世界性的突破。
     齒輪滲碳淬火變形：齒輪滲碳淬火變形主要是由于工件在機加工時產生的殘余應力，熱處理過程中產生的熱應力和組織應力以及工件自重變形等共同作用而產生的。特別是大型齒圈和齒輪，大型齒輪齒圈由于模數大、滲層深，滲碳時間較長，并受到自重影響，也會增加滲碳淬火后的變形量。大型齒輪軸變形規律：齒頂圓外徑呈明顯收縮趨勢，但一根齒軸的齒寬方向上，中間呈縮小，兩端略有脹大。齒圈變形規律：大型齒圈經滲碳淬火后，其外徑均脹大，齒寬大小不同時，齒寬方向呈錐形或腰鼓形。
     齒輪滲碳淬火后車削加工：齒輪齒圈滲碳淬火變形可以在一定程度上加以控制和減小,但是不能夠完全避免.對于滲碳淬火后的變形校正不再贅述，下面是淺談滲碳淬火后車削加工及刀具的可行性。
       滲碳淬火后車削加工外圓，內孔，端面：對于滲碳淬火齒圈齒輪的外圓和內孔變形量的修正，車削是最簡單的辦法，以前任何刀具包括國外超硬刀具都不能解決強斷續切削淬火后齒輪外圓，華菱超硬受邀對此進行刀具研發，“間斷切削加工淬硬鋼一直是個難題，何況是動輒HRC60左右的淬硬鋼，而且變形余量大，在高速車削淬硬鋼時，如果工件有間斷切削，刀具在間斷切削淬硬鋼時會以每分鐘100次以上的沖擊來完成加工，對刀具的抗沖擊性能是個很大的挑戰。”中國刀協專家如是說。華菱超硬經過長達一年之久的反復試驗，推出強斷續車削淬硬鋼的超硬刀具牌號；并在滲碳淬火后的齒輪外圓進行車削實驗。
       齒輪滲碳淬火后車削加工外圓試驗
       大型齒輪（齒圈）滲碳淬火后變形嚴重，齒輪齒圈外圓變形量高達2mm，淬火后的硬度為HRC60-65，客戶當時很難找到大直徑磨床，而且加工余量大，磨削效率太低，最終對滲碳淬火齒輪進行外圓車削。
       bn-s20牌號刀具切削線速度：50--70m/min，吃刀深度1.5--2mm  走刀量0.15-0.2mm/每轉（根據粗糙度要求調整）

       車淬火齒輪外圓時，一次走刀加工完成，原來用的進口陶瓷刀具只能多次加工才能把變形量切掉，而且崩刃嚴重，刀具使用成本非常高。
       刀具試驗結果：比原來用的進口氮化硅陶瓷刀具抗沖擊，在吃刀深度增大三倍的情況下壽命是氮化硅陶瓷刀具的6倍！切削效率整整提高3倍（原來是三次走刀，現在是一次走到完成）。工件表面粗糙度也達到用戶要求，最難能可貴的是刀具的最終失效形式并不是讓人擔心的崩刀刃，而是正常的后刀面磨損。此次斷續車削淬火齒輪外圓實驗，打破了業內超硬刀具不能用于強斷續車削淬硬鋼的神話！在刀具學術界引起很大的轟動！
       齒輪淬火后硬車削內孔的表面光潔度
以斷續切削帶油槽的齒輪內孔為例：試切刀具壽命達到8000米以上，光潔度Ra0.8以內；如果使用帶修光刃超硬刀具，淬硬鋼車削光潔度達到Ra0.4左右。并能取得很好的刀具壽命
       齒輪滲碳淬火后車加工端面
齒輪熱后硬車端面時，能有效代替磨削加工，bn-h20牌號刀片作為“以車代磨”的典型應用，立方氮化硼刀片已經很普及的應用在齒輪端面熱后硬車的生產實踐中，硬車削與磨削加工相比，確實大大提高了工作效率。

針對滲碳淬火后的齒輪對刀具的要求很高。一是斷續切削加工對刀具的硬度、抗沖擊性、韌性、耐磨性、表面粗糙度等性能要求極高。

綜述：
       對于滲碳淬火后車削問題，對于端面車削，普通的焊接復合式立方氮化硼刀具已經得到普及，但對于大型齒輪齒圈滲碳淬火的外圓和內孔尺寸變形，大余量車削掉變形量一直是加工難題。 華菱超硬BN-H20牌號立方氮化硼刀具斷續車削淬火鋼是刀具行業的一大進步，有利于齒輪行業“以車代磨”工藝的廣泛推廣，也為困擾多年的淬硬齒輪外圓車削用刀具問題找到了答案，對縮短齒輪齒圈的制造周期，降低生產成本也都具有重要意義；BN-H20牌號系列刀具被業界稱為強斷續車削淬火鋼的世界典范。

齒輪機加工工藝及切削參數與刀具要求