齿轮机加工工艺及切削参数与刀具要求

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齿轮机加工工艺及切削参数与刀具要求 若遇加工齿轮太硬车不动、想提高加工效率 等问题 欢迎致电 15638121553 吴百利 郑州华菱市场部
齿轮，汽车行业主要的基础传动元件，通常每辆汽车中有18~30个齿部，齿轮的质量直接影响汽车的噪声、平稳性及使用寿命。齿轮加工机床是一种复杂的机床系统，是汽车行业的关键设备，世界上各汽车制造强国如美国、德国和日本等也是齿轮加工机床制造强国。据统计，我国80%以上的汽车齿轮由国产制齿装备加工完成。同时，汽车产业消费了60%以上的齿轮加工机床，汽车产业将一直是机床消费的主体。
　　齿轮加工工艺
　　1.铸造制坯
　　热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯铸造工艺。近年来，楔横轧技术在轴类加工上得到了大范围推广。这项技术特别适合为比较复杂的门路轴类制坯，它不仅精度较高、后序加工余量小，而且生产效率高。
　　2.正火
　　这一工艺的目的是获得适合后序齿轮切削加工的硬度和为终极热处理做组织预备，以有效减少热处理变形。所用齿轮钢的材料通常为20CrMnTi,一般的正火由于受职员、设备和环境的影响比较大，使得工件冷却速度和冷却的均匀性难以控制，造成硬度散差大，金相组织不均匀，直接影响金属切削加工和终极热处理，使得热变形大而无规律，零件质量无法控制。为此，采用等温正火工艺。实践证实，采用等温正火有效改变了一般正火的弊端，产品质量稳定可靠。
　　3.车削加工
　　为了满足高精度齿轮加工的定位要求，齿坯的加工全部采用数控车床，使用机械夹紧不重磨车刀，实现了在一次装夹下孔径、端面及外径加工同步完成，既保证了内孔与端面的垂直度要求，又保证了大批量齿坯生产的尺寸离散小。从而进步了齿坯精度，确保了后序齿轮的加工质量。另外，数控车床加工的高效率还大大减少了设备数目，经济性好。
　　4.滚、插齿
　　加工齿部所用设备仍大量采用普通滚齿机和插齿机，固然调整维护方便，但生产效率较低，若完成较大产能需要多机同时生产。随着涂层技术的发展，滚刀、插刀刃磨后的再次涂镀非常方便地进行，经过涂镀的刀具能够明显地进步使用寿命，一般能进步90%以上，有效地减少了换刀次数和刃磨时间，效益显着。
　　5.剃齿
　　径向剃齿技术以其效率高，设计齿形、齿向的修形要求易于实现等上风被广泛应用于大批量汽车齿轮生产中。公司自1995年技术改造购进意大利公司专用径向剃齿机以来，在这项技术上已经应用成熟，加工质量稳定可靠。
　　6.热处理
　　汽车齿轮要求渗碳淬火，以保证其良好的力学性能。对于热后不再进行磨齿加工的产品，稳定可靠的热处理设备是必不可少的。公司引进的是德国劳易公司的连续渗碳淬火生产线，获得了满足的热处理效果。
　　7.磨削加工
　　主要是对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径等部分进行精加工，以进步尺寸精度和减小形位公差。
　　齿轮加工采用节圆夹具定位夹紧，能有效保证齿部与安装基准的加工精度，获得满足的产品质量。
　　8.修整
　　这是变速器、驱动桥齿轮装配前对齿部进行磕碰毛刺的检查清理，以消除它们在装配后引起噪声异响。通过单对啮合听声音或在综合检查仪上观察啮合偏差来完成。制造公司生产的变速器中壳体零件有离合器壳、变速器壳和差速器壳。离合器壳、变速器壳是承重零件，一般采用压铸铝合金经专用模具压铸而成，外形不规则、较复杂，一般工艺流程是铣结合面→加工工艺孔和连接孔→粗镗轴承孔→精镗轴承孔和定位销孔→清洗→泄漏试验检测。
加工齿轮刀具参数及要求
齿轮渗碳淬火后变形严重，特别是对于大型齿轮，渗碳淬火外圆和内孔尺寸变形量一般都很大，而对于渗碳淬火后的齿轮外圆车削，一直没有合适的刀具，“华菱超硬”研制的用于强断续车削淬火钢的BN-H20牌号刀具，对渗碳淬火齿轮外圆内孔及端面的变形进行车削修正找到了合适的断续切削加工刀具，并在超硬刀具断续切削加工领域取得世界性的突破。
      齿轮渗碳淬火变形：齿轮渗碳淬火变形主要是由于工件在机加工时产生的残余应力，热处理过程中产生的热应力和组织应力以及工件自重变形等共同作用而产生的。特别是大型齿圈和齿轮，大型齿轮齿圈由于模数大、渗层深，渗碳时间较长，并受到自重影响，也会增加渗碳淬火后的变形量。 大型齿轮轴变形规律：齿顶圆外径呈明显收缩趋势，但一根齿轴的齿宽方向上，中间呈缩小，两端略有胀大 。齿圈变形规律：大型齿圈经渗碳淬火后，其外径均胀大，齿宽大小不同时，齿宽方向呈锥形或腰鼓形。
      齿轮渗碳淬火后车削加工：齿轮齿圈渗碳淬火变形可以在一定程度上加以控制和减小,但是不能够完全避免.对于渗碳淬火后的变形校正不再赘述，下面是浅谈渗碳淬火后车削加工及刀具的可行性。
       渗碳淬火后车削加工外圆，内孔，端面：对于渗碳淬火齿圈齿轮的外圆和内孔变形量的修正，车削是最简单的办法，以前任何刀具包括国外超硬刀具都不能解决强断续切削淬火后齿轮外圆，华菱超硬受邀对此进行刀具研发，“间断切削加工淬硬钢一直是个难题，何况是动辄HRC60左右的淬硬钢，而且变形余量大，在高速车削淬硬钢时，如果工件有间断切削，刀具在间断切削淬硬钢时会以每分钟100次以上的冲击来完成加工，对刀具的抗冲击性能是个很大的挑战。”中国刀协专家如是说。华菱超硬经过长达一年之久的反复试验，推出强断续车削淬硬钢的超硬刀具牌号；并在渗碳淬火后的齿轮外圆进行车削实验。
       齿轮渗碳淬火后车削加工外圆试验
       大型齿轮（齿圈）渗碳淬火后变形严重，齿轮齿圈外圆变形量高达2mm，淬火后的硬度为HRC60-65，客户当时很难找到大直径磨床，而且加工余量大，磨削效率太低，最终对渗碳淬火齿轮进行外圆车削。
       切削线速度：50--70m/min， 吃刀深度1.5--2mm   走刀量0.15-0.2mm/每转（根据粗糙度要求调整）
       车淬火齿轮外圆时，一次走刀加工完成，原来用的进口陶瓷刀具只能多次加工才能把变形量切掉，而且崩刃严重，刀具使用成本非常高。
       刀具试验结果：比原来用的进口氮化硅陶瓷刀具抗冲击，在吃刀深度增大三倍的情况下寿命是氮化硅陶瓷刀具的6倍！切削效率整整提高3倍（原来是三次走刀，现在是一次走到完成）。工件表面粗糙度也达到用户要求，最难能可贵的是刀具的最终失效形式并不是让人担心的崩刀刃，而是正常的后刀面磨损。此次断续车削淬火齿轮外圆实验，打破了业内超硬刀具不能用于强断续车削淬硬钢的神话！在刀具学术界引起很大的轰动！
       齿轮淬火后硬车削内孔的表面光洁度
以断续切削带油槽的齿轮内孔为例：试切刀具寿命达到8000米以上，光洁度Ra0.8以内；如果使用带修光刃超硬刀具，淬硬钢车削光洁度达到Ra0.4左右。并能取得很好的刀具寿命
       齿轮渗碳淬火后车加工端面
齿轮热后硬车端面时，能有效代替磨削加工，作为“以车代磨”的典型应用，立方氮化硼刀片已经很普及的应用在齿轮端面热后硬车的生产实践中，硬车削与磨削加工相比，确实大大提高了工作效率。
针对渗碳淬火后的齿轮对刀具的要求很高。一是断续切削加工对刀具的硬度、抗冲击性、韧性、耐磨性、表面粗糙度等性能要求极高。
综述：
       对于渗碳淬火后车削问题，对于端面车削，普通的焊接复合式立方氮化硼刀具已经得到普及，但对于大型齿轮齿圈渗碳淬火的外圆和内孔尺寸变形，大余量车削掉变形量一直是加工难题。 华菱超硬BN-H20牌号立方氮化硼刀具断续车削淬火钢是刀具行业的一大进步，有利于齿轮行业“以车代磨”工艺的广泛推广，也为困扰多年的淬硬齿轮外圆车削用刀具问题找到了答案，对缩短齿轮齿圈的制造周期，降低生产成本也都具有重要意义 ；BN-H20牌号系列刀具被业界称为强断续车削淬火钢的世界典范。

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