市场咨询:021-51035200   应急服务:18918186798
7×24H 全国统一服务电话:400-021-5767

刮削滚齿精加工工艺特性与试运用研究

发布时间:2022.08.23    点击数: 81617

       硬齿面齿轮主要运用于车辆、船舶、工程机械等领域的动力输出变速装置中。硬齿面刮削技术是使用硬质合金滚刀来对硬齿面齿轮进行精加工和齿轮磨前半精加工的工艺技术,齿面硬度可达到45~64HRC,而加工精度可达5~7级,齿轮表面粗糙度为Ra(0.6~1.25)μm,可部分替代磨齿和剃齿进行修形,以消除淬火(热处理)造成的变形。其加工效率比锥面砂轮磨齿机高5~6倍,而生产费用远低于磨齿,同时加工后齿面晶粒细化组织优于磨齿和剃齿。通过研究与试运用,该技术对企业降低成本、提高生产效率和产品品质有着积极的意义。

       硬齿面齿轮主要应用于车辆、船舶、工程机械、航空等领域的动力输出变速装置中。对于淬火后的硬齿面齿轮的精加工,一般都采用磨齿、珩齿和剃齿进行修形工艺方法,以消除淬火(热处理)造成的变形,这是高精度硬齿面齿轮制造必不可少的关键工序,这不仅能提升齿轮的综合精度和啮合状态,还能提高齿轮的实际使用寿命,但是这种方法效率较低。 

01硬齿面齿轮精加工主要方法
 
       现渗氮或渗碳淬火后的硬齿面齿轮一般工艺流程为:锻造→正火→粗车→开齿→渗碳淬火→修磨基准→磨齿和剃齿修形。这种方式效率较低,虽磨齿精度较高(可达到3级),但设备的价格较高,一般企业很少使用。同时磨齿存在散热较差的问题,易造成齿面局部“烧伤”而形成缺陷;而剃齿效率较低,提高切削速度虽会提升剃齿精度和加工效率,但刀具易磨损降低寿命(刀具制造成本较高),甚至还会引起机床顶尖的烧损等。
 
       滚齿加工是连续展成运动切削的制齿方法,所以其生产效率(是各种机械加工制齿效率最高和最广的制齿设备)、渐开线齿形精度较高且稳定。由于滚齿机床的设计刚度较高,一般用于去除齿形大余量加工(开齿),未精加工减少加工余量,适合提高进刀量达到提高效率的目的(钢件粗滚2~3.5mm/r、 精滚0.8~1.2mm/r)。一般滚齿机床的滚齿加工精度为标准GB/T10095.1—2008和 GB/T10095.2— 2008的7~8级,高速钢滚刀滚齿切削速度为100~ 200m/min,被加工齿面硬度为 300~400 HBW。随着国内精密、高精密滚齿机床的运用,高效率、高精度滚齿的运用工艺研究逐步替代部分磨齿和剃齿工序,如重庆机床厂的YMA3150、YMA3150、 YGA31125等精密、高精密滚齿机床的推广应用。
 
02刮削滚齿加工特性
 
       刮削滚齿加工是一种针对小中模数的硬齿面精加工的滚切方法,其前角采用零度或较小的负前角,其切削原理是通过微量的挤压切削对变形后的齿形进行修整达到提高精度的目的,同时通过微量切削后的刀具刃部挤压,可达到细化齿表面晶粒、提高齿面强度、使齿表产生压应力降低裂纹产生和提高齿面耐磨性等作用。其加工效率比锥面砂轮磨齿机高 5~6倍,具备磨齿和剃齿不可替代的明显优势。
 
       刮削滚齿技术主要适用于半精加工或精加工的齿轮,其加工速度较低,被加工齿轮齿面的硬度可达45~64HRC。而采用高速钢滚齿,切削速度较低且特易磨损,磨损后换刀困难(重新对刀困难),极易造成齿坯报废,所以刮削滚齿的刀具高硬度、高耐磨性 是重要特性指标。
 
        从设备而言,一般普通滚齿机床的加工精度为 7~8级,而精密、高精密滚齿机床的滚齿精度可达5~6级,所以通过刮削滚齿所选设备一般为精密、高精密滚齿机床。对应刮削滚刀的精度选取一般为 A 级、AA 级和 AAA 级。A 级为一般精加工(7级)或高精度齿轮的半精加工,AA 级为高精度齿轮的精 加工 (5~6 级),齿面粗糙度为Ra(0.63~1.25) μm。刀具的精度越高产品齿形精度高,而设备精度高则产品的周节误差、齿向误差、基节偏差会很低。
 
03刮削滚齿的工艺优化研究
 
 
       刮削滚齿的适用范围和加工刀具的特性: 齿轮材料分为渗氮齿轮合金钢(如18CrNiWA)、 渗碳齿轮合金钢(如20Cr2Ni4)、常用调质和淬火齿 轮钢(如40Cr)、铸铁等。由于铸铁和其他材料较难形成齿面硬化,一般只对前3种材质齿轮淬硬后采用刮削滚齿。
 
       刮削滚齿的刀具除了具备硬度和耐磨性要求较高外,刀齿形状也有特殊要求。刮削滚齿的顶刃具有很大的负前角,对切削过程很不利,为防止顶刃产生显著的磨损和刃崩而尽量取“小”。
 
       淬火后应只刮削齿面有效段的渐开线而不加工齿根底,所以对热处理前的刮前滚齿,应按不同齿轮参数设计带预挖根的专用刮前滚刀。同时为减轻淬火后齿轮齿根应力集中问题,刮前滚刀的齿顶可设计成圆头形,使得切出的齿槽略深于齿轮标准齿高,且槽底两侧有适量的圆滑过渡的沉割。
 
       刮前滚齿的留余量原则上应根据齿轮的模数、齿数、材料和热处理变形的大小来确定,但不能一概而论,因为每个企业的设备能力、控制变形手段等同,制定余量时应以经验和标准余量作参考,经过验证后再确定固化工艺参数。
 
      刮削滚齿加工刀具材料优化: 现刮削滚齿刀具一般采用整体高速钢对其前角进行修磨成零度或较小的负前角,但其材质耐磨性较低,较难长时间使用,主要适用于调质或较低硬度(32~40HRC)齿轮的滚刮。通过对同一材质相同齿面硬度(45HRC)小批量的钢件齿轮进行试用,分别采用整体硬质合金滚刀、整体硬质合金涂层滚刀、镶片齿轮滚刀、整体高速钢滚刀等4种 AA 精度滚刀进行刮削滚齿加工比较,其对比项和数据见表1。
  
 
       通过对比,整体硬质合金滚刀的性价比最高(齿面硬度为45~64HRC),使用硬质合金半精滚或刮削精滚淬火后的硬齿面齿轮,可减少磨齿余量甚至部分代替磨齿,如大批量生产,采用整体硬质合金滚刀的总费用远低于磨齿。如中批量或小批量生产,可采用镶嵌式刮削滚刀更经济。
 
        刮削滚齿加工刀具的结构特点:刮削滚齿刀具与普通滚齿刀具的区别(见图1) 如下:普通滚齿刀具为正前角,而刮削滚齿刀具前角采用零度或较小的负前角,并有磨钝“宽带刃”Δ。经过对比验证,半精滚加工的磨钝标准可采用0.2~0.3mm,精滚加工的磨钝标准可采用0.1~0.2mm。硬质合金滚刀一般采用刃磨机(铲齿车床)使用金刚砂轮进行刃磨。
 
 
 
 
 
滚刀刃磨后,刮削滚刀的顶刃一般具有很大的负前角,切削过程非常不利,同时会产生振动。硬质合金刮削滚刀会产生磨损和崩刃,应对刃口进行强化处理,常用的刃口强化方法有如下2种。 
 
       1)用细粒度碳化硅油石沿刀齿侧刃轻微而均匀地研磨1~2次,即可形成0.01~0.03的倒棱, 研磨后刃口应具有一定的钝圆形状。
 
       2)用金刚石油石沿刀齿侧刃研磨1~2次,可获得比较平直的刃口。硬质合金滚刀应在高刚度的滚刀刃磨机床上利用金刚石砂轮进行刃磨。 
 
        一般刮削滚刀的顶刃宽度取1.15mm,以便使刮削滚刀只加工齿廓而加工不到齿顶位置,刮削前一般采用带凸角的滚刀滚齿。
 
       刮削滚齿加工的设备选取:刮削滚齿主要是针对硬齿面(45~64HRC)的加工,滚刀刀齿所承受的冲击力较大,易产生较大的振动而影响齿形精度和齿面粗糙度,同时刮削滚齿是齿轮精度最后成形的保障,机床的精度会影响齿轮的周节累积误差、节圆跳动、公法线检测变化量等参数。所以刮削滚齿的设备选取应保证如下几项基本要求。
 
       1)机床整体刚度高。在刮削滚切中硬齿面齿轮时,滚刀刀齿所承受的冲击力较大,要求机床具有足够的抗振能力和吸振能力。
 
       2)机床传动链的间隙要小。传动链的间隙过大就会造成各关联运动误差加大,影响齿轮精加工的精度等级,一般工作台的分度蜗轮副间隙应控制在0.015~0.025mm。
 
       3)机床采用滚珠丝杠。轴向进给系统最好采用滚珠丝杠,其间隙应调整到最小。
 
       4)机床应在恒温间使用。刮削滚齿所使用设备为精密、高精密滚齿机,各传动链间隙应调整到最小,如果温度过高或过低,金属受热胀冷缩的影响会造成精密、高精密设备的损害。同时,对高精度齿轮加工的尺寸控制有益。 
 
         刮削滚齿加工的切削液选取: 滚齿时,为提高滚刀耐用度和冷却效果,降低齿面的表面粗糙度,应向切削区直接浇注切削液,其流 量为8~10L/min。而刮削滚齿的刀具进行了前角的修钝,其后刀面刃与产品接触表面是挤压作用,金属间具有亲合作用,易造成粘结拉伤齿面降低表面粗糙度。所以应采用油脂切削液,切削过程中在刀具与产品表面形成油膜,隔离金属间的直接接触,避免造成粘结拉伤齿面降低表面粗糙度。实践证明效果明显。刮削滚齿切削液的选用见表2。
 
 
04结语
 
 
        硬齿面刮削是使用硬质合金滚刀来对硬齿面齿轮进行精加工和齿轮磨前半精加工的工艺技术,齿面硬度为45~64 HRC,加工精度可达5~7级,齿轮表面粗糙度为Ra(0.63~1.25)μm,可部分替代磨齿和剃齿进行修形,以消除淬火(热处理)造成的变形。加工效率比锥面砂轮磨齿机高5~6倍,而其生产费用远低于磨齿,同时刀具挤压可细化齿面晶粒和硬化表层。通过小批次试应用,验证其具备磨齿和剃齿不可替代的优势。研究与应用该技术对企业降低成本、提高生产效率有着积极的意义。
 
        声明:文章来源于新技术新工艺,版权归原作者和原出处所有;所发内容仅作分享之用,不代表本平台立场;给您带来不便深表歉意。如需删除请联系我们。

 

        关于良时智能 About Liangshi InteRobot:
        上海良时智能科技股份有限公司(股票代码:837430 厚积薄发 持续创新),为全球客户提供智能制造和表面处理系统解决方案,从业30多年,是一个集研发、设计、制造、工程安装、工程咨询于一体的专业化制造及自动化智能控制系统集成公司,能为客户解决:
        Shanghai Liangshi InteRobot Technology Corporation (Stock Code: 837430 Accumulate richly and break forth vastly; innovate continuously) provides surface treatment sandblasting system solution for global customers. By engaging in this industry for more than twenty years, we're a professional manufacturing and automatic intelligent control system corporation, which integrates researching, designing, manufacturing, project installation and project consulting. We can provide our customers with:
        1、化学表面处理喷抛丸、喷丸强化设备、热喷涂和涂装设备工艺系统解决方案和工艺装备;
              We provide process system solution and process equipments of surface treatment sandblasting shot blasting, shot peening, enameling, thermal spraying, coating equipment.
        2、智能制造自动化机器人应用工艺系统解决方案和工艺装备;
              We provide professional system solution and process equipments of automation and robot technology application.
        3、食品乳品、制药、生物、制冷、石油化工、船舶制造、能源、造纸、纺织系统领域承压系统集成整体解决方案;
              We provide professional integrated solution for pressure bearing system in fields of food dairy, biopharmaceutical, refrigerating, petrochemical, marine engineering, energy, paper-making, fabrics, etc.
        4、涂装环保设备:VOC废气、废水、粉尘处理和噪音治理系统工艺解决方案和工艺装备。
              We provide environment protection blasting and painting equipment: process solution and equipment of VOCs waste gas, waste water, dust, noise treatment system.
         5、专业提供压力容器设计制造:为食品乳品、生物制药、水处理、制冷、石油化工、船舶海工、电力能源、造纸纺织、有色金属等领域提供承压系统集成整体解决方案。
              Professionally provide the design and manufacture of pressure vessels: providing overall solutions for pressure system integration in the fields of food and dairy, biopharmaceutical, water treatment, refrigeration, petrochemical, shipbuilding and marine engineering, power and energy, paper and textile, non-ferrous metals and other fields.
        企业主导产品如下 The leading products of our company are as follows:
        主营业务:智能制造和表面处理工程系统集成的设计、研发、生产和销售。
        Main business: design, research, production and sales of surface treatment engineering system integration.
        六类主要产品:自动化涂装生产线、智能机器人喷涂系统、自动化喷抛丸生产线、智能机器人喷抛丸强化系统、自动化热喷涂系统、涂装节能环保设备。
        Six main product categories are: automatic painting production line, intelligent robot painting system, automatic shot/wheel blasting production line, intelligent robot shot peening system, automatic thermal spraying system, energy saving and environmental protection equipment for painting.
        产品主要应用于:新材料、新能源、工程机械、汽车制造、集装箱、船舶海洋工程、航空航天、港口桥梁、电子电气、环保工程、印刷造纸机械、医疗机械、纺织机械等领域。
        The products are mainly applied in: new materials, new energy, engineering machinery, automobile manufacturing, containers, marine engineering, aeronautics and astronautics, port bridges, electronic and electrical, environmental protection engineering, printing and papermaking machinery, medical machinery, textile machinery and so on.
        公司生产的表面工程系统集成具备智能、自动化的特点,可实现工业生产过程自动化控制,因而属于自动化装备。根据《高端装备制造业“十二五”规划》中对高端装备的定义“主要包括传统产业转型升级和战略性新兴产业发展所需的高技术高附加值装备”,公司产品属于高端装备,是为国民经济其他行业提供技术装备的战略性产业。
        The surface engineering system of our company integrates the characteristics of intelligence and automation, it can realize the automatic control of industrial production process, so it belongs to automatic equipment. According to the definition of premium-end equipment of 《The 125th programme of premium-end equipment manufacturing industry》, “it mainly includes the high technology and high value-added equipment required by traditional industrial transformation upgrading and the development of strategic new-emerging industries”. The company's products belong to the premium-end equipment, which is a strategic industry that provides technical equipment for the other industries of the national economy.
更多讯息,敬请浏览http://www.shliangshi.comhttp://www.shliangshi.net
电话:021-51035200,68913886      传真:021-68907128
全国服务:400-021-5767      应急服务:18918186798
邮箱:webmaster@shliangshi.com
分享到
产品中心
喷砂机/喷丸机系列
自动喷砂机/喷丸机
数控喷丸强化设备
抛丸机/抛丸生产线
喷砂房/喷丸房系统
喷砂(丸)生产线系统
喷涂设备 喷漆(粉)室
喷砂喷漆涂装机器人
热喷涂设备及生产线
喷涂生产线 涂装房
工业搪瓷喷涂设备
船舶特涂技术及装备
压缩气源及净化设备
冷喷涂系统技术
表面处理涂装检测仪器
解决方案
航空航天
船舶海工
汽车制造
轨道机车
桥梁钢结构
物流装备
工程机械
电力能源
石油化工
冶金铸造
电子电器
生物医药
印刷纺织
环保再制造
工业5.0数字化工厂
aibluebox人工智能智慧盒
可持续发展与ESG
工程案例
智能涂装生产线系统
喷砂机/喷砂机设备
喷丸机
喷砂房喷丸房
喷砂生产线
抛丸生产线
喷漆房烘干房
喷砂房涂装房
喷涂生产线
涂搪生产线
喷烘一体房
船舶涂装房
废气处理设备
铝扁管喷锌线
集装箱智能生产线
新闻中心
企业新闻
行业新闻
公益新闻
媒体关注
行业技术
人力资源
人才战略
招聘职位
在线应聘
关于良时
企业介绍
企业文化
视觉良时
发展历程
合作伙伴
社会责任
企业认证
组织机构
产业布局
法律声明
旗下网站链接
上海良时智能科技股份有限公司
上海良时压力容器制造有限公司
上海良时喷砂房系统设备事业部
上海良时喷丸强化设备事业部
上海良时热喷涂设备事业部
上海良时喷漆室喷漆房事业部
上海良时抛丸机抛丸线事业部
上海良时机器人自动化事业部
上海良时北方销售中心(大连)
联系我们
留言反馈
市场咨询:021-51035200
服务电话:400-021-5767
应急服务:18918186798

沪公网安备 31012002002175号