齒輪滲碳淬火后車(chē)削加工外圓內(nèi)孔端面
發(fā)布時(shí)間：
2014-03-12 13:50
引言：齒輪齒圈滲碳淬火后變形嚴(yán)重，特別是對(duì)于大型齒輪齒圈，滲碳淬火外圓和內(nèi)孔尺寸變形量一般都很大，而對(duì)于滲碳淬火后的齒輪外圓車(chē)削，一直沒(méi)有合適的刀具，“華菱超硬”研制的用于強(qiáng)斷續(xù)車(chē)削淬火鋼的HLCBN刀具，對(duì)滲碳淬火齒輪外圓內(nèi)孔及端面的變形進(jìn)行車(chē)削修正找到了合適的斷續(xù)切削加工刀具，并在CBN刀具斷續(xù)切削加工領(lǐng)域取得世界性的突破。
齒輪齒圈滲碳淬火變形齒輪滲碳淬火變形主要是由于工件在機(jī)加工時(shí)產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，熱處理過(guò)程中產(chǎn)生的熱應(yīng)力和組織應(yīng)力以及工件自重變形等共同作用而產(chǎn)生的。特別是大型齒圈和齒輪，大型齒輪齒圈由于模數(shù)大、滲層深，滲碳時(shí)間較長(zhǎng)，并受到自重影響，也會(huì)增加滲碳淬火后的變形量。 大型齒輪軸變形規(guī)律：齒頂圓外徑呈明顯收縮趨勢(shì)，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(guī)律：大型齒圈經(jīng)滲碳淬火后，其外徑均脹大，齒寬大小不同時(shí)，齒寬方向呈錐形或腰鼓形。
齒輪齒圈滲碳淬火后車(chē)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(duì)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(chē)削加工及刀具的可行性。
滲碳淬火后車(chē)削加工外圓，內(nèi)孔，端面：對(duì)于滲碳淬火齒圈齒輪的外圓和內(nèi)孔變形量的修正，車(chē)削是最簡(jiǎn)單的辦法，以前任何刀具包括國(guó)外CBN刀具都不能解決強(qiáng)斷續(xù)切削淬火后齒輪外圓，華菱超硬受邀對(duì)此進(jìn)行刀具研發(fā)，“間斷切削加工淬硬鋼一直是個(gè)難題，何況是動(dòng)輒HRC60左右的淬硬鋼，而且變形余量大，在高速車(chē)削淬硬鋼時(shí)，如果工件有間斷切削，刀具在間斷切削淬硬鋼時(shí)會(huì)以每分鐘100次以上的沖擊來(lái)完成加工，對(duì)刀具的抗沖擊性能是個(gè)很大的挑戰(zhàn)。”中國(guó)刀協(xié)專(zhuān)家如是說(shuō)。華菱超硬經(jīng)過(guò)長(zhǎng)達(dá)一年之久的反復(fù)試驗(yàn)，推出強(qiáng)斷續(xù)車(chē)削淬硬鋼的CBN刀具牌號(hào)；并在滲碳淬火后的齒輪外圓進(jìn)行車(chē)削實(shí)驗(yàn)。
齒輪/齒圈滲碳淬火后車(chē)削加工外圓試驗(yàn)
大型齒輪（齒圈）滲碳淬火后變形嚴(yán)重，齒輪齒圈外圓變形量高達(dá)2mm，淬火后的硬度為HRC60-65，客戶(hù)當(dāng)時(shí)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(duì)滲碳淬火齒輪進(jìn)行外圓車(chē)削。
切削線(xiàn)速度：50--70m/min， 吃刀深度1.5--2mm 走刀量0.15-0.2mm/每轉(zhuǎn)（根據(jù)粗糙度要求調(diào)整）
車(chē)淬火齒輪外圓時(shí)，一次走刀加工完成，原來(lái)用的進(jìn)口陶瓷刀具只能多次加工才能把變形量切掉，而且崩刃嚴(yán)重，刀具使用成本非常高。
刀具試驗(yàn)結(jié)果：比原來(lái)用的進(jìn)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(lái)是三次走刀，現(xiàn)在是一次走到完成）。工件表面粗糙度也達(dá)到用戶(hù)要求，最難能可貴的是刀具的最終失效形式并不是讓人擔(dān)心的崩刀刃，而是正常的后刀面磨損。此次斷續(xù)車(chē)削淬火齒輪外圓實(shí)驗(yàn)，打破了業(yè)內(nèi)CBN刀具不能用于強(qiáng)斷續(xù)車(chē)削淬硬鋼的神話(huà)！在刀具學(xué)術(shù)界引起很大的轟動(dòng)！
齒輪淬火后硬車(chē)削內(nèi)孔的表面光潔度
以斷續(xù)切削帶油槽的齒輪內(nèi)孔為例：試切刀具壽命達(dá)到8000米以上，光潔度Ra0.8以?xún)?nèi)；如果使用帶修光刃CBN刀具，淬硬鋼車(chē)削光潔度達(dá)到Ra0.4左右。并能取得很好的刀具壽命
齒輪滲碳淬火后車(chē)加工端面
齒輪熱后硬車(chē)端面時(shí)，能有效代替磨削加工，作為“以車(chē)代磨”的典型應(yīng)用，立方氮化硼刀片已經(jīng)很普及的應(yīng)用在齒輪端面熱后硬車(chē)的生產(chǎn)實(shí)踐中，硬車(chē)削與磨削加工相比，確實(shí)大大提高了工作效率。
綜述：
對(duì)于滲碳淬火后車(chē)削問(wèn)題，對(duì)于端面車(chē)削，普通的焊接復(fù)合式立方氮化硼刀具已經(jīng)得到普及，但對(duì)于大型齒輪齒圈滲碳淬火的外圓和內(nèi)孔尺寸變形，大余量車(chē)削掉變形量一直是加工難題。 華菱超硬HLCBN立方氮化硼刀具斷續(xù)車(chē)削淬火鋼是刀具行業(yè)的一大進(jìn)步，有利于齒輪行業(yè)“以車(chē)代磨”工藝的廣泛推廣，也為困擾多年的淬硬齒輪外圓車(chē)削用刀具問(wèn)題找到了答案，對(duì)縮短齒輪齒圈的制造周期，降低生產(chǎn)成本也都具有重要意義 ；HLCBN系列刀具被業(yè)界稱(chēng)為強(qiáng)斷續(xù)車(chē)削淬火鋼的世界典范。
（單位：鄭州華菱超硬材料有限公司，鄭州機(jī)械研究所）
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