齒輪滲碳淬火后車削加工外圓內(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削加工及刀具的可行性。
滲碳淬火后車削加工外圓，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)行車削實(shí)驗(yàn)。
齒輪/齒圈滲碳淬火后車削加工外圓試驗(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)行外圓車削。
切削線速度：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)車削淬硬鋼的神話！在刀具學(xué)術(shù)界引起很大的轟動(dòng)！
齒輪淬火后硬車削內(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以內(nèi)；如果使用帶修光刃CBN刀具，淬硬鋼車削光潔度達(dá)到Ra0.4左右。并能取得很好的刀具壽命
齒輪滲碳淬火后車加工端面
齒輪熱后硬車端面時(shí)，能有效代替磨削加工，作為“以車代磨”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的生產(chǎn)實(shí)踐中，硬車削與磨削加工相比，確實(shí)大大提高了工作效率。
綜述：
對(duì)于滲碳淬火后車削問(wèn)題，對(duì)于端面車削，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(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)界稱為強(qiáng)斷續(xù)車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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