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百顺:齿轮加工工艺流程及加工齿轮刀具的选择

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百顺:齿轮加工工艺流程及加工齿轮刀具的选择

发布日期:2018-11-22 作者:台州市百顺机械配件厂 点击:

一、齿轮的加工工艺路线 


    齿轮的加工工艺路线:下料--改锻成齿轮毛坯—正火--粗车外圆内孔及端面(按标准留加工余量)--调质热处理(淬火+高温回火)--精车外圆内孔及端面(到成活尺寸)--制齿(齿面留磨量)--齿部感应加热表淬或渗碳淬火--齿面磨削加工--验收交活。


    下面就简单介绍一下齿轮的加工工艺路线及改进方法。


    (1)锻造毛坯:目前,热模锻仍然是汽车齿轮件广泛使用的毛坯锻造工艺。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阶梯轴类制坯,它不仅精度较高、后序加工余量小,而且生产效率高。


    (2)正火:锻造毛坯之后部分工厂会选择正火,也有公司选择退火,正火和退火的目的都是为了使晶粒细化和碳化物分布均匀化,去除材料的内应力,但由于正火冷却速度比退火冷却速度稍快,因而正火组织要比退火组织更细一些,其机械性能也有所提高。另外,正火炉外冷却不占用设备,生产率较高,因此生产中尽可能采用正火来代替退火。采用等温正火使产品质量稳定可靠。


    (3)粗车加工:粗加工齿轮外圆,端面,可选择普通车床和数控车床,由于粗车之后还有对工件进行热处理,所以一般会留有3-5mm的余量,方便之后的精车加工到指定尺寸。


    (4)调质热处理:由于齿轮的工作条件不同,热处理出来的表面硬度也不同,但齿轮经过淬火后的硬度一般都在HRC45以上,例如:汽车齿轮由于受力较大,受冲击较频繁的原因常采用20CrMnTi钢作为齿轮材料,20CrMnTi钢具有较高的力学性能,经过淬火后表面硬度可达HRC58~62,心部硬度HRC30~45,以提高耐磨性和疲劳抗力。


    (5)精车加工:精加工齿轮外圆,端面,将尺寸加工到图纸规定的尺寸要求,如后续还需要磨削,那么需留0.2-0.3mm的余量,以方便磨削获得更高的精度要求。


    (6)制齿:常采用插齿机或者滚齿机加工齿面,虽然调整维护方便,但如果大批量生产就会出现效率低的问题,之后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提高使用寿命,一般能提高90%以上,有效地减少了换刀次数和刃磨时间,效益显着。


    (7)齿面磨削:齿轮的品质要求越来越高,变速噪音要求越来越低。要达到品质、噪音的双重目标,就要求进行精度更高的齿轮加工,对于大批量生产的齿轮,磨削仍然是其最有效的精加工方法。一般用于加工已淬火齿面,对磨前工序误差的纠正能力强,能达到很高的精度,齿面粗糙度可小至R0.63~0.16微米。


二、加工齿轮的刀具材质


    随着汽车行业的不断发展,越来越多的大批量生产齿轮,并且对齿轮的精度要求越来越高,磨削确是提高精度的有效方法,但对于大批量的齿轮,磨削就会影响加工效率,如采用“以车代磨”的新工艺,可在不影响齿面精度的前提下提高加工效率,使机械制造厂得到很好的经济效益。“以车代磨”就是采用车床加工代替磨床加工,由于齿轮经过热处理之后硬度在HRC45以上,所以此时选择的刀具就尤为重要,只有选择正确的刀具才能提高加工效率,根据“以车代磨”的加工工艺,我国推出了三款立方氮化硼刀具,分别是BN-H10材质,BN-H20材质和BN-S20材质,这三种刀具牌号均采用非金属(陶瓷)作为粘合剂,不仅硬度高,而且耐磨性和抗冲击性能良好,其中BN-H20材质可断续切削齿轮端面,BN-S20材质立方氮化硼刀具是整体聚晶立方氮化硼刀具,其抗冲击韧性优异,可断续粗车变形量大的齿轮齿面,并不崩刀。


延伸阅读:PCBN硬车刀片相关知识简介:


    PCBN刀具(又称为立方氮化硼刀具或CBN刀具)的硬度一般为HV3000-5000,精HV硬度换算HRC相当于HRC95-100,对于HRC50以上高硬度淬火工件高速加工降低成本来讲最为经济划算。目前,PCBN刀具经黑色金属加工领域,是耐磨性最高的刀具材料,经过论证,PCBN刀片(立方氮化硼刀片)的寿命一般是硬质合金刀片和陶瓷刀片的几倍到几十倍,而且随着研究的进步,PCBN刀具(立方氮化硼刀具)适应各种高硬度复杂材料的加工。但同时,PCBN刀具相对于硬质合金材料刀片,其脆性大是不争的事实,针对立方氮化硼刀片硬而脆的弱点,我国推出的适合断续切削和重载粗加工立方氮化硼刀片牌号,以BN-S20材质数控刀片为例,它不仅可以断续切削淬硬钢,也可以大余量切除工件的淬硬层,但前提是并没有牺牲刀具的耐磨性,这是与市场上的PCBN刀具最大的不同,“耐磨性与抗冲击性的完美平衡”是HLCBN品牌屹立于世界超硬刀具行业的原因之一,在国内外刀具学术界享有很高声誉的。

精密齿轮

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