軸類齒輪加工的工藝創(chuàng)新

河南中整光飾機(jī)械有限公司專業(yè)研發(fā)生產(chǎn)齒輪拋光機(jī)，專業(yè)解決各種高精度齒輪去毛刺、倒角、精密拋光、齒面拋光、鏡面拋光技術(shù)難題。

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軸類齒輪由于模數(shù)小、齒數(shù)少、生產(chǎn)批量大、精度要求高，采用傳統(tǒng)的剃、珩、磨加工困難且經(jīng)濟(jì)性差。在此背景下，對(duì)傳統(tǒng)加工方法進(jìn)行創(chuàng)新改革，采用高速、高效、高精度的加工設(shè)備和加工工藝，就顯得非常迫切。

　　根據(jù)我們對(duì)客戶的加工要求的了解，對(duì)傳統(tǒng)加工工藝進(jìn)行了創(chuàng)新，對(duì)用戶的工藝路徑、加工設(shè)備、刀具選擇等方面都做了一系列的改進(jìn)，取得了優(yōu)越的工藝性能。幾年來(lái)，我們?cè)趯W(xué)習(xí)國(guó)外先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合用戶實(shí)際情況，進(jìn)行一系列的創(chuàng)新，積累了一些經(jīng)驗(yàn)。在此，僅從新工藝實(shí)踐、新設(shè)備改進(jìn)的角度，結(jié)合用戶的實(shí)例，進(jìn)行概述。

齒輪鏡面拋光效果

一、切削刀具

　　進(jìn)行高速干切滾齒加工的滾刀性能主要取決于以下三個(gè)方面：刀具材料、表面涂層、滾刀參數(shù)與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)與制造。現(xiàn)行切齒刀具的材料可以歸結(jié)為四類：硬質(zhì)合金、陶瓷、粉末冶金高速鋼和高性能高速鋼。陶瓷材料作為車刀刀片使用早已普及，做為復(fù)雜齒輪刀具，目前還無(wú)法實(shí)現(xiàn)。但陶瓷材料的某些優(yōu)異性能應(yīng)是進(jìn)行高速干切工藝所最需要的。因此，陶瓷材料在高速干切滾刀上的應(yīng)用也將是一個(gè)必然的發(fā)展趨勢(shì)，特別是在硬齒面刮削刀具上的應(yīng)用前景看好。目前用于高速干切硬齒面加工的滾刀材料主要是硬質(zhì)合金一類，而用于軟齒面高速干切加工的滾刀材料主要是高速鋼，也有采用硬質(zhì)合金的。

　　采用高速干切削，若僅僅使用目前已有熱穩(wěn)定性好刀具材料優(yōu)化刀具幾何形狀，仍未能達(dá)到很好效果。因此，采用刀面上涂覆隔熱性好硬涂層具有固體潤(rùn)滑性能軟涂層，使刀具能承受更高切削溫度。

　　涂層主要有兩點(diǎn)作用：其一，提供了低摩擦層，減少了刀具與工件表面之間摩擦粘結(jié)，相當(dāng)于切削液潤(rùn)滑作用;其二，刀具切削之間起到隔熱作用，阻止切削熱向刀具傳播，相當(dāng)于切削液冷卻作用。

　　高速干切的核心問(wèn)題是刀具的磨損問(wèn)題，因此在切削過(guò)程中密切注意刀具的磨損情況，除加工工件的齒廓檢查外，也可結(jié)合傳統(tǒng)的刀刃磨損檢查，采取較好的進(jìn)給方式和確定合理的重磨時(shí)間。根據(jù)刀具的磨損情況及時(shí)調(diào)整工藝，這對(duì)提高加工精度，較好地實(shí)施高速干切滾齒工藝是至關(guān)重要的。對(duì)于切削速度，進(jìn)給量，切深三大切削參數(shù)的選擇，我們進(jìn)行了綜合對(duì)比，最終我們選擇了性價(jià)比高的粉末冶金合金鋼滾刀作為解決方案。

二、冷卻方式

　　高速干切技術(shù)的冷卻方式主要是進(jìn)行空氣冷卻，以壓縮空氣冷卻系統(tǒng)替代濕切滾齒機(jī)的冷卻系統(tǒng)。在空冷的基礎(chǔ)上，增加微潤(rùn)滑裝置，這樣刀具的使用壽命和表面切削質(zhì)量可以得到很大提高。

　　微潤(rùn)滑的原理是通過(guò)精密的嘖油裝置將微量的潤(rùn)滑劑噴到切削加工的刀刃上進(jìn)行潤(rùn)滑，這個(gè)過(guò)程多半是通過(guò)壓縮空氣進(jìn)行的。微潤(rùn)滑與傳統(tǒng)的油潤(rùn)滑有著本質(zhì)的區(qū)別。傳統(tǒng)的油潤(rùn)滑擔(dān)負(fù)著沖洗、冷卻、潤(rùn)滑三大功能，油的用量很大，切削加工時(shí)以礦物油為基礎(chǔ)添加極壓抗磨劑配制的潤(rùn)滑油對(duì)工作人員和環(huán)境造成危害。微潤(rùn)滑只起潤(rùn)滑作用，其余的功能由壓縮空氣承擔(dān)。微潤(rùn)滑所使用的潤(rùn)滑劑是一種從植物中提煉的純天然環(huán)保安全可生物分解的潤(rùn)滑油，對(duì)人員及環(huán)境不造成危害。該產(chǎn)品是由精煉基礎(chǔ)油復(fù)配不同比例的硫化豬油、硫化脂肪酸酯、極壓抗磨劑、潤(rùn)滑劑、防銹劑、防霉殺菌劑、抗氧劑、催冷劑等添加劑合成，產(chǎn)品因此具有極佳的對(duì)數(shù)控機(jī)床本身、刃具、工件的徹底保護(hù)性能。切削油有超強(qiáng)的潤(rùn)滑極壓效果，有效保護(hù)刀具并延長(zhǎng)其使用壽命，可獲得極高的工件精密度和表面光潔度。微潤(rùn)滑裝置的安裝調(diào)整控制都較簡(jiǎn)單，一次性投入也不高，但效果是肯定的。

　　三、加工設(shè)備

　　現(xiàn)代機(jī)床是承載現(xiàn)代制造理論和技術(shù)的綜合體，機(jī)床對(duì)高速干切滾齒工藝而言，也還存在多方面的影響，如機(jī)床合理的運(yùn)動(dòng)參數(shù)、整體的剛性、抗振性等，在選擇設(shè)備時(shí)須綜合考慮。在我國(guó)還不能普及高性能數(shù)控滾齒機(jī)的情況下，許多廠家通過(guò)調(diào)整普通滾齒機(jī)的傳動(dòng)精度，提高整體剛性等措施實(shí)施高速干切滾齒工藝并取得了較好的效果。但無(wú)論何種方法和途徑，要較好地實(shí)施高速干切滾齒工藝，設(shè)備的因素仍都是第一位的。

　　由于高速干式切削加工過(guò)程會(huì)產(chǎn)生更大切削力更多切削熱，從而導(dǎo)致刀具與工件之間振動(dòng)以及機(jī)床熱變形明顯增大，因此選用機(jī)床基礎(chǔ)構(gòu)件(如立柱、床身、工作臺(tái)等)三剛度要大，如采用人造花崗巖等新材料整體制造床身，不僅三剛度好，而且減振效果明顯。此外，將被認(rèn)為“21世紀(jì)新式數(shù)控機(jī)床”、“機(jī)床結(jié)構(gòu)重大技術(shù)革命”虛擬軸機(jī)床與高速干式切削加工技術(shù)結(jié)合起來(lái)，將會(huì)獲得更好效果。

　　目前，國(guó)內(nèi)機(jī)床以中低端產(chǎn)品為主，經(jīng)濟(jì)適用，但精度、效率有待提高。國(guó)外以高端產(chǎn)品為主，精度、效率尚可，但因其價(jià)格因素等，很難為中小企業(yè)接受。最終，我們根據(jù)客戶的要求，專門研發(fā)定制了一款臥式滾式滾齒機(jī)如圖二，采用了頗具創(chuàng)意的十字滑座設(shè)計(jì)和“虛擬Y軸技術(shù)”，可加工的工件種類類很多。刀座旋軸角度大，可進(jìn)行蝸桿銑削加工。性能可以比美德國(guó)機(jī)床，用戶非常認(rèn)可。

　四、二次對(duì)刀技術(shù)

　　目前，有的小模數(shù)齒輪加工，滾齒以后，進(jìn)行淬火處理，表面硬度達(dá)到HRC60左右。用傳統(tǒng)的剃、珩工藝無(wú)法加工。磨齒成本太高，只能進(jìn)行二次滾齒，又稱二次刮齒。以客戶的齒輪軸為例，這是一款高鐵客車用產(chǎn)品，材料特殊，整體淬火后的硬度為HRC60左右。花鍵部份長(zhǎng)度為124mm，齒數(shù)18，模數(shù)2.5，壓力角30，表面粗糙度3.2以上，6級(jí)精度要求。客戶的工藝路線是第一次滾齒時(shí)，留0.1-0.15mm的加工余量，進(jìn)行滲碳熱處理，淬火后，進(jìn)行二次刮齒。為了進(jìn)行二次刮齒，在設(shè)備的選擇上，必須考慮有二次對(duì)刀功能。用傳統(tǒng)滾齒設(shè)備，無(wú)法實(shí)現(xiàn)二次對(duì)刀。即使是有些數(shù)控滾齒機(jī)上，也沒(méi)有二次對(duì)刀功能。如果用人工對(duì)刀滾齒，精度低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。這樣，只有加裝了二次對(duì)刀功能的PLUS版的高速數(shù)控滾齒機(jī)才能擔(dān)當(dāng)此重任。關(guān)于二次對(duì)刀裝置，是一個(gè)自動(dòng)測(cè)量反饋部件。在工件C軸的一側(cè)，有一個(gè)自動(dòng)測(cè)量頭，對(duì)齒輪的齒廓進(jìn)行自動(dòng)測(cè)量，讀取數(shù)據(jù)后，反饋給系統(tǒng)。由系統(tǒng)指令C軸進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償找正。整個(gè)過(guò)程只需6s左右的時(shí)間，而且精度很高，有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)刀具的選擇，因?yàn)槭歉咚俑汕袧L齒，必須用硬質(zhì)合金滾刀。為此，采用相同規(guī)格的齒輪滾刀，僅是表面涂層不同而已。一把用于淬火前滾切，另一把用于淬火后滾切。因?yàn)榇慊鸷蟮那邢饔嗔可伲毒叩氖褂脡勖鄬?duì)較長(zhǎng)。通過(guò)多次的切削試驗(yàn)，我們得出了如下工藝參數(shù)：

　　綜上所述，在齒輪加工過(guò)程中，根據(jù)用戶要求，引進(jìn)新工藝、新設(shè)備，對(duì)提升產(chǎn)品質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，都有很大的幫助。對(duì)以上的一點(diǎn)心得，期待著與更多的業(yè)內(nèi)朋友進(jìn)行切磋技藝，共同提高。

軸類齒輪鏡面拋光效果.