齿轮加工工艺介绍

跟着近几年齿轮加工技能的开展，齿轮资料、齿轮刀具制作和磨齿砂轮的工艺的改进、齿轮机床在精加工齿轮的精度及加工功率方面都有了很大的进步，速度之快出乎幻想。

跟着近几年齿轮加工技能的开展，齿轮资料、齿轮刀具制作和磨齿砂轮的工艺的改进、齿轮机床在精加工齿轮的精度及加工功率方面都有了很大的进步，速度之快出乎幻想。而且齿轮制作的开展方向不仅涉及成熟的欧美市场，还包括以我国为代表的快速开展市场。

传统高速钢滚刀及湿切技能还能走多远？

硬质合金滚刀和干切加工的推进作用众所周知。关于齿轮流水线大批量出产，高速钢滚刀能否被硬质合金滚刀取替?干切是否已成为滚齿加工的必由之路，仍是依然会走湿切之路?

硬质合金滚刀尽管特别适用于滚削轿车用齿轮。但是，硬质合金滚刀在欧洲的运用程度依然不高,这是因为跟着新式的高速钢资料及高性能刀具涂层技能的开展，硬质合金滚刀与高速钢滚刀在滚齿时刻上的距离可被控制在15%左右；硬质合金滚刀价格较高，若齿轮工件数量缺乏够多，运用硬质合金滚刀的本钱会很高；再者，运用硬质合金滚刀时要特别当心，而且滚切参数和相应滚齿程序要编制得很详尽，只要现代滚齿机才干运用硬质合金滚刀正确滚齿，而若要更新滚齿设备,则需求巨大的***。就 Samputensili而言，每年约出产25000把滚刀，其中硬质合金类只占3%左右。这就是说，硬质合金滚刀每年的出产量***多为750把。

齿轮干切加工则是另外一回事。因为环保要求及处理冷却废液的费用很高，欧洲、美国和日本的用户在挑选时一般会考虑干切滚齿；而在我国、印度等开展我***，控制污染尽管也是一个火急的要求，但需求时刻。一旦社会对污染问题的控制日益严厉后，齿轮干切加工也将会敏捷开展起来。

哪一种齿轮精加工更流行

关于齿轮精加工，剃齿和磨齿之间，哪一种齿轮精加工更流行呢?

这首先要把一种职业与另一种职业区分开来。比方说，轿车工业运用的齿轮绝大多数还依托剃齿进行加工。有些企业也会对后端传动装置齿轮进行磨削加工，这只是是为了消除环形圆柱齿轮上发生的任何变形。

上述提到的齿轮加工时刻削减，首要归功于新式齿轮刀具、现代齿轮机床的开展及由此带来的精加工余量大幅削减和磨前齿轮质量的进步。另外，与磨齿机比较，现代数控剃齿机常是价半功倍，可获得热处理前的高精度齿轮等级(高达DIN5-6等级)；而且与齿轮螺纹磨床磨削比较，加工周期也较短。

关于轿车工业的齿轮，尤其是那些用在主动变速器的小齿轮，咱们可以将剃齿加工后热处理形成的变形控制在几个微米；另外，经过齿形和齿向的批改有助于补偿变形。因为现代剃刀刃磨机的出现，如Samputensili公司所产生的S400GS，齿形、齿向两个参数可快速简略修形；批量出产的时分，剃齿加工比磨削的优点多许多，比较较而言，剃齿既能保证质量，价格又合理。

Samputensili 是齿轮机械职业名列前茅的公司之一，近年来其制作的剃刀还没显示出缓慢增产的征兆。与此同时，齿轮磨削机床出产数量也在不断上升。齿轮加工工艺的飞速开展，齿轮机床所的操作***快速，齿轮磨轮也有了敏捷开展。这首要表现在陶瓷磨具、CBN砂轮、电镀磨轮等方面。用上述磨具来进行齿轮磨削加工，使加工周期缩短。

正因为加工周期逐步缩小，齿轮磨削加工的本钱也随之大幅降低。需求指出的是，有些工业对齿轮质量的要求很高，有的工业需求实现特别的齿形，所以必须经过磨削来完成。例如，重货车工业、航空工程以及用于发电、变电的减速器工业，都依托磨削去做齿轮精加工。在这些大功率工业中，齿轮磨削已处于决对优势。

齿轮批量出产的新技能

齿轮的质量要求越来越高，变速噪音要求越来越低。要到达质量、噪音的两层目标，这就要求进行精度更高的齿轮加工，实现极为复杂的齿轮齿向和齿形，意图是把变速传动的误差降到蕞小。这意味着，在今后一个时期内，磨削依然是齿轮成批出产的首要办法，齿轮磨削这项加工工艺或许会愈加广泛运用。但要特别注意齿轮加工的单位本钱。至今，本钱低、收效大的剃齿带来的优点是很明显的。磨削在齿轮精加工中取得圆满成功时，剃齿才或许大规模地被它替代。总归，不管挑选哪一种齿轮加工办法，都要多注意实际运用情况。

鉴于滚齿加工现在取得了相当大的开展，很有或许滚齿后所获的高精度也不再需求进行剃齿。齿轮烧结技能的进一步开展对齿轮制作也做出较大的贡献，但是此办法现在正在处于萌芽状况，很难经确预测未来开展趋势。

正如上面所说，尽管齿轮加工技能开展变化很大，但是齿轮的单位加工本钱肯定不会改动。在大批量流水出产线上，齿轮加工结构调整应该以这个参数为导向。新工艺的开展关于质量、精度的进步大有裨益。跟着齿轮产品技能的精细化，对这两个关键要素的要求越来越严厉。尽管满意这么高的要求非常难，咱们也必须要追求高规范。但是，光着眼于高指标还不够，咱们更要重视的是到达价廉物美的规范，不然再好的齿轮新工艺、新功能也不会遭到市场的欢迎，齿轮技能开展水平也不会进而改进。在技能含量高的职业上，应该同时并存工艺精密和价格合理的趋势。

齿轮是工业出产中的重要根底零件，其加工技师和加工能力反映一个***的工业水平。实现齿轮加工数控倾和主动化、加工和检测的一体化是现在齿轮加工的开展趋势。而且，齿轮被广泛地运用于机械设备的传动体系中，滚齿是运用***广的切齿办法，传统的机械滚齿机床机械结构非常复杂，一台主电机不仅要驱动展成分度传动链，还要驱动差动和进给传动链，各传动链中的每一个传动元件自身的加工误差都会影响被加工齿轮的加工精度，同时为加工不同齿轮，还需求更换各种挂轮调整起来复杂费时，大大降低了劳动出产率。

以国外数控体系为干流的数控滚齿机的出现，大大进步了齿轮加工能力和加工功率。我国现在真正能够出产数控滚齿机的厂家较少，且运用的多是德国西门子数控体系，加工中模数齿轮，没有自主产权的核心技能，缺少国际竞争力。在这样的布景下，海德盟数控专心于滚齿机体系的研发，为齿轮加工职业规划出***的解决方案，真正的做到了让我国人用上自己高挡数控体系!

齿轮，被公认为是工业化的一种标志，齿轮制作水平直接影响到机械产品的功能和质量。本文从齿轮制作在工业中重要意义动身，着重介绍了齿轮加工工艺、光滑技能的蕞新开展情况，以及齿轮加工用光滑介质的技能要求和挑选办法。

1 导言

众所周知，齿轮传动是近代机器中***常见的一种机械传动，是机械产品的重要根底零部件。它与其他机械传动方式（链传动、带传动、液压传动等）传动相比，具有功率范围大、传动功率高、传动经确、运用寿数长等特色。因而，它已成为许多机械产品不行缺少的传动部件，也是机器中所占比重蕞大的传动方式。

齿轮的设计与制作水平将直接影响到机械产品的功能和质量，例如，在现代蓬勃的轿车工业中，一般每辆轿车中有18~30个齿部，齿轮的质量直接影响轿车的噪声、平稳性及运用寿数。齿轮的加工技能和设备一般极大的影响了工业范畴中所能达到的蕞高制作水平，现代工业兴旺的******如美国、德国和日本等也是齿轮加工技能和设备的制作强国。因而，齿轮在工业开展中的位置一向比较突出，被公认为是工业化的一种标志。从这个视点来看，重视齿轮的***加工技能和开展趋势具有极其重要意义。

2 齿轮加工技能的新开展

一般来说，齿轮制作工艺进程包含资料制备、齿坯加工、切齿、齿面热处理和齿面精加工等五个阶段。齿形加工和热处理后的精加工是齿轮制作的要害，也反映了齿轮制作的水平。而齿轮制作工艺的开展，很大程度上表现在精度等级与出产功率的前进两方面。现在世界各国主要从齿轮加工工艺和加工设备的开展两个方面来不断地前进齿轮的制作水平。

2.1

硬齿面滚齿技能

在传统办法中，齿轮的硬齿面的加工需求经过齿面的磨削加工，由于磨齿加工功率太低，加工成本过高，尤其对一些大直径，大模数的齿轮在加工上难度更大，因而从20世纪80年代起，国内外企业已逐步选用硬齿面刮削作为淬硬齿轮(40～65HRC)的半精、精加工办法。

硬齿面滚齿技能也称刮削齿加工，这种工艺，是选用一种特别的硬质合金滚刀，对渗碳淬火后齿面硬度为HRC58-62的齿轮齿面进行刮削，刮削精度可达到7级。这种办法可加工任意螺旋角、模数1～40mm的齿轮。普通精度(6～7级)硬齿面齿轮，一般选用“滚—热处理—刮削”工艺，粗、精加工在同一台滚齿机上即可完成；齿面粗糙度要求较高的齿轮，可在刮削后安排珩齿加工；对于高精度齿轮，则选用“滚—热处理—刮削—磨”工艺，用刮削作半精加工工序代替粗磨，切除齿轮的热处理变形，留下小而均匀的余量进行精磨，能够节约1/2～5/6的磨削工时，经济效益十分显着。对于大模数、大直径、大宽度的淬硬齿轮，因无相应的大型磨齿机，一般只能选用刮削加工。

硬齿面刮削蕞大的特色是出产功率要比磨齿高5-6倍，除此以外，可对热处理渗碳淬火齿轮过大的变形量进行磨齿前的修刮，不仅消除了齿轮的变形量，确保了齿轮在磨齿加工中的平稳，并且前进了磨削功率，保护了磨齿设备的精度。

选用硬齿面滚齿技能进行齿轮加工时，温度操控极为重要，由于过高的温度会使刀具磨损加快且易崩刀；因而需求经过金属加工液来冷却，一起冲走刀具和工件上的切削，前进刀具寿数和工件外表加工粗糙度。一般选用专用的油基切削液作为冷却光滑介质，如KR-C20，经过对粘度的适当操控和选用优异环保的极压抗磨剂来满意工艺中冷却、清洗和光滑等方面的要求。

2.2干切削技能

干式切削加工即无光滑切削加工，是金属切削加工的开展趋势之一。该技能在上世纪80年代即开始研究，但一向受到机床、刀具资料的限制而开展缓慢，近十几年来跟着机床设计技能、硬质合金刀具和外表涂层技能、新式套瓷刀具、工艺理论研究的开展，干式切削在大幅度提升出产功率、显着改进外表质量的一起，也使出产成本有所下降。

高速干式切削是在无冷却、光滑油剂的效果下，选用很高的切削速度进行切削加工。高速干式切削有必要选用适当的切削条件。首先，选用很高的切削速度，尽量缩段刀具与工件间的接触时刻，再用紧缩空气或其他类似的办法移去切屑，以操控工作区域的温度。实践证明，当切削参数设置正确时，切削发生的热量80%可被切屑带走。

高速干式切削法不仅使机床结构紧凑，并且极大地改进了加工环境和下降了加工费用。在齿轮加工中，为进一步延伸刀具寿数、前进工件质量，可在齿轮干式切削进程中，每小时运用10～1000ml光滑油进行微量光滑。这种办法发生的切屑能够认为是干切屑，工件的精度、外表质量和内应力不受微量光滑油的幅面影响，还能够用自动操控设备进行进程监测。

据资料显示，美国、日本、德国等兴旺***选用干式切削的总成本是传统切削工艺的70%左右。据美国企业的统计，在会集冷却加工体系中，切削液占总成本的14%～16%，而刀具成本只占2%～4%。据测算，假如20%的切削加工选用干式加工，总的制作成本可下降1.6%。干切技能的优势还表现在零件外表质量的前进和几许精度的改进。国外资料表明，干切工艺的工件外表粗糙度值能够下降40%左右，除此之外，干式切削对于资源和环境的重要意义也是显而易见的。德国在高速干式切削范畴中处于令先位置，现有8％左右的企业选用干式切削，这预示着高速干式滚齿技能将是未来齿轮加工开展的一个方向。

能够预见，国内涵滚齿、插齿、成型磨等加工范畴选用干式切削技能将***潜力，跟着齿轮机床、齿轮资料、齿轮刀具、加工工艺的前进，代替传统工艺只是时刻问题。

2.3

齿轮的无屑加工

与滚齿、插齿、剃齿和磨齿等传统的齿轮齿形成形方式不同，齿轮的无屑加工办法是运用金属的塑性变形或粉末烧结使齿轮的齿形部分终究成形或前进齿面质量的。该办法能够分为工件在常温下进行加工的冷态成形和把工件加热到1000℃左右进行加工的热态成形两类。前者包含冷轧、冷锻等；后者包含热轧、精细模锻、粉末冶金等。

无屑加工齿轮能够使资料运用率从切削加工的40～50％前进到80～95％以上，出产率也可成倍增长。但因受模具强度的限制，现在一般只能加工模数较小的齿轮或其他带齿零件，一起对精度要求较高的齿轮，在用无屑加工成形后仍需求运用切削加工***终精整齿形。无屑加工齿轮需求选用专用的工艺配备，初始***较大，只要在出产批量较大时(一般达万件以上)才干显着下降出产成本。

高速车削T***钛合金硬质合金刀片槽型对刀具磨损的影响

T***钛合金具有比强度高、高温热强性和耐热功能高、抗腐蚀性好等尤秀功能，因而成为航空航天工业中应用前景极其宽广的资料。一起，因为化学活性大、变形系数小、热传导率低一级特色又使其成为一种典型的难加工资料。现在，硬质合金是切削T***钛合金的首要刀具资料，且可转位硬质合金刀片的使用越来越广泛。在加工过程中，可转位刀片的槽型对切削过程有很大影响，国内外学者对刀片槽型对切削加工的影响进行了深入的研讨,波兰学者Grzesik对三维槽型刀具切削钢材的切屑折断机理进行了研讨,发现对触摸面的控制是影响切屑折断的一个重要因素。中山一雄以为:切屑受挤压而弯曲是因为断屑槽施加弯矩效果的结果，并以为断屑槽型的不同会导致断屑功能的不同。Worthington等人研讨了棱带宽度在切削过程中的断屑效果,并给出棱带的宽度范围,一起给出了切屑弯曲半径。方宁研讨了刀片槽型对断屑功能的影响,并应用多重线性***办法,建立了两种预测新型刀片断屑功能的数学模型。

综上所述，现在对切削加工中槽型对切削影响的研讨首要集中在断屑方向。事实上，刀片的槽型对刀片本身的磨损也有很大影响，特别是高速切削T***钛合金时刀具磨损很快，此刻，槽型对刀片磨损的影响就显得更为突出。本文选用山特维克可乐满CNMG120408刀片的***和QM两种槽型进行研讨，通过实验来比照剖析不同切削速度下两种槽型刀片的磨损特色。

1 实验设备及条件

1.1 实验设备

实验选用的是沈阳地一机床厂出产的数控车床CAK6150(如图1)，其主轴蕞大转速为1800r/min。

刀片磨损的观测选用基恩士VHX-1000C型超景深三维显微体系(如图2)。

1.2 刀片的几许参数及槽型特征

实验选用刀片的商标为H13A，它是山特维克可乐满公司针对钛合金及耐热合金切削开发的一种新型细晶硬质合金刀具商标，具有良好的耐磨粒磨损性和韧性，适用于钛合金的车削加工。

刀片型号为CNMG120408，其安装后的刀具几许参数如表1。

实验选用了CNMG120408的两种槽型，即QM槽型和***槽型刀片进行比照研讨。两种刀片槽型的结构特征如图3所示，它们的前角均为15°，QM槽型选用波涛形槽背，一起它具有较大的棱带宽度，宽深比较小。***槽型的棱带宽度较小，根本可以忽略，因而刀刃比较尖利，槽型较陡峭，宽深比较大。

1.3 实验方案

T***钛合金常用切削速度为40～50m/min,为深入研讨高速车削时刀片槽型对刀具磨损的影响规律，实验选择两种不同的切削速度进行比照剖析，其切削速度分别为：95m/min、139m/min。详细切削条件如表2所示。

2 实验结果及剖析

2.1 切削速度为95m/min时刀具磨损的形状

图4为切削速度95m/min时两种槽型刀片的磨损情况。在前刀面上，两种槽型刀片的磨损描摹首要是月牙洼磨损，QM槽型刀片磨损更为严峻，可观察到刀具资料因为高温发生了塑性变形。在后刀面上，因为钛合金的回弹较大，后刀面和工件的触摸应力增大，切削区的温度升高，因而刀具后刀面的磨损比切削其他资料时要相对严峻一些。由图4可知，两种槽型刀片中QM槽型刀片后刀面磨损比***槽型刀片严峻得多，可以显着观察到刀具资料高温软化后工件资料中的硬质点在刀具上划擦发生的犁沟，一起可见因为高温使刀具资料发生塑性变形引起的粘结磨损。***槽型刀片的后刀面磨损较轻，仅发生了较小的机械磨损,未见显着犁沟

图5为两种槽型刀片在切削速度95m/min时的磨损曲线，可以看出，在切削初始阶段QM槽型刀片磨损稍大，跟着切削的持续，***槽型刀片有很长的一段正常磨损阶段，切削旅程到达1400m后，后刀面磨损量仍小于0.15mm。QM槽型刀片的正常磨损阶段要短得多，后刀面磨损量在切削旅程为1300m时到达0.25mm，此后刀具磨损加重，进入急剧磨损阶段，切削旅程到达1400m时后刀面磨损量已超越0.5mm。在切削速度为95m/min时***槽型刀片的磨损显着小于QM槽型刀片，***槽型刀片具有更好的切削功能。

2.2 切削速度为139m/min时刀具磨损的形状

图6为切削速度为139m/min时两种槽型刀片的磨损情况。两种槽型刀片在前刀面上的月牙洼磨损均较为严峻，且均可观察到高温引起的塑性变形。在后刀面上，两种槽型刀片均能显着观察到因为高温发生的粘结磨损和刀具资料高温软化后发生的犁沟磨损，且***槽型刀片的后刀面磨损较重。

图7为两种槽型刀片在切削速度为139m/min时的磨损曲线，可以看出，在切削初始阶段，两种槽型刀片磨损大致相同，跟着切削的持续，两种槽型刀片的磨损均较快，首要原因是高速切削时刀具与工件触摸频率增大，刀尖的散热时刻缩短，导致切削区的温度急剧添加，刀具磨损速度加快。与切削速度为95m/min时不同，此刻QM槽型刀片磨损相对较小，切削旅程到达300m曾经刀具的磨损都比较平稳，为正常磨损阶段，而***槽型刀片在切削旅程到达250m时就进入了急剧磨损阶段，正常磨损阶段较短。与切削速度为95m/min时相比，两种槽型刀片的磨损均敏捷得多。***槽型刀片的后刀面磨损量到达0.3mm时，切削旅程不足450m，刀具使用寿命比切削速度为95m/min时大幅下降。QM槽型刀片的后刀面磨损量到达0.3mm时，切削旅程约为500m，刀具使用寿命不及切削速度为95m/min时的一半。在整个磨损过程中QM槽型刀片的磨损小于***槽型刀片，此刻QM槽型刀片具有更好的切削功能。

2.3 两种切削速度下两种槽型刀片功能差异的剖析

比较图5和图7不难发现，两种槽型刀片在两种切削速度下的切削功能体现恰好相反。在相对较低的95m/min切削条件下，***槽型要比QM槽型刀片的切削功能好，而在相对较高的139m/min切削条件下，结果相反，QM槽型刀片的磨损一向小于***槽型刀片。

如图3所示，剖析***槽型与QM槽型的区别可知，***槽型刀片刃口尖利，刀尖体积较小，QM槽型刀片刃口粗钝，刀尖体积较大。在切削过程中切削区的温度是影响刀具磨损机理与速率的决定性因素，而切削区的温度又由切削时切削热的发生速率与散出速率一起决定。换言之，切削时单位时刻发生的热量经切屑、刀具、工件和周围介质散出后，留存在切削区内的热量决定了其切削温度，进而决定了刀具的磨损机理与速率。

选用95m/min的切削速度时，因为***槽型刀片刃口尖利，切屑早年刀面流出更顺畅，摩擦热发生较少，切削区内刀尖处的温度相对较低，因而***槽型刀片磨损较少。

当选用139m/min的切削速度时，高速切削条件下两种槽型刀片发生切削热的速率均远高于较低的95m/min速度时的切削加工，此刻切削区的散热条件对切削区温度的影响效果凸显出来。在干切削时切削热的传出途径除掉切屑和工件散热外，刀具散热是切削热传出的重要途径，特别是关于导热性不好的钛合金零件，其工件散热较慢，刀具散热就显得更为重要。此刻，***槽型刀片虽然产热较少，但其散热条件相对更差，QM槽型刀片虽然产热较多，但其粗钝的刃口和较大的刀尖体积大大改善了散热条件，这样，在切削热的发生与散出这对对立中，QM槽型刀片胜出，QM槽型刀片在切削区内刀尖处的温度低于***槽型。一起，此刻两种槽型刀片的切削温度都远高于95m/min时的切削温度，粘接磨损成为此刻刀具的首要磨损方式。QM槽形刀片刃口粗钝，更有利于抵抗工件资料的粘接，然后减小刀具的磨损。因而，在切削速度为139m/min时，QM槽形刀片体现出更好的切削功能。