大型齿轮渗碳淬火变形原因及其控制

admin

钮堂松 , 汪正兵，朱百智
(南京高精齿轮股份有限公司, 南京 210012)
摘 要 本文主要从影响渗碳淬火齿轮变形的几个方面入手，分析其产生的原因，并采取相应措施，通过良好的设计及机加工与热处理工序间的相互配合，采用合理的工艺，从而使工件产生变形的应力减少，以减少热处理变形，提高工件的质量。

username

不错的文章,谢谢！

wxx810222

从实际应用中来的才最有价值

jwjwyj

很有价值！

hongyan_79_79

还没有看，先顶一下！

yuchunjin

有没有中文版的？

LCF0917

谢谢这方面的经验介绍！

liuyong

齿轮在锻造（铸造）后必需正火然后在机械加工。渗碳时的工装一定要平。要选择好的淬火油。这样淬火后变形度会少一些

生如夏花

谢谢！我们有两件20CrMnTi的齿轮，外径404，内径145，厚度100，准备渗碳淬火，不知道淬火后内孔会有多大的变形，是变大还是变小？请教一下内孔要留多少余量才能磨圆？请各位老师指教！

yangshuai0618

齿轮渗碳淬火后车削加工外圆内孔端面
（单位：郑州华菱超硬材料有限公司，郑州机械研究所）
摘要：齿轮渗碳淬火后内孔外圆端面的加工修正，大余量强断续车削淬火钢，华菱超硬HLCBN立方氮化硼刀具。      
引言：齿轮/齿圈渗碳淬火后变形严重，特别是对于大型齿轮/齿圈，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HLCBN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CBN刀具断续切削加工领域取得世界性的突破。
齿轮齿圈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。
齿轮齿圈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CBN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CBN刀具牌号；并在渗碳淬火后的齿轮外圆进行车削实验。
齿轮/齿圈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CBN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！
BN-S20牌号刀具车削纠正淬火变形的大型齿轮

                               
登录/注册后可看大图

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CBN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

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HLCBN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 。