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齒輪加工工藝與潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展
2013-6-10  來(lái)源:  作者:
    眾所周知,齒輪傳動(dòng)是近代機(jī)器中最常見(jiàn)的一種機(jī)械傳動(dòng),是機(jī)械產(chǎn)品的重要基礎(chǔ)零部件。它與其他機(jī)械傳動(dòng)形式(鏈傳動(dòng)、帶傳動(dòng)、液壓傳動(dòng)等)傳動(dòng)相比,具有功率范圍大、傳動(dòng)效率高、傳動(dòng)準(zhǔn)確、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。因此,它已成為許多機(jī)械產(chǎn)品不可缺少的傳動(dòng)部件,也是機(jī)器中所占比重最大的傳動(dòng)形式。齒輪在工業(yè)發(fā)展中的地位一直比較突出,被公認(rèn)為是工業(yè)化的一種象征。從這個(gè)角度來(lái)看,關(guān)注齒輪的先進(jìn)加工技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)具有極其重要的意義。

  1.齒輪加工技術(shù)的新發(fā)展

  一般來(lái)說(shuō),齒輪制造工藝過(guò)程包括材料制備、齒坯加工、切齒、齒面熱處理和齒面精加工等五個(gè)階段。齒形加工和熱處理后的精加工是齒輪制造的關(guān)鍵,也反映了齒輪制造的水平。目前世界各國(guó)主要從齒輪加工工藝和加工設(shè)備的發(fā)展兩個(gè)方面來(lái)不斷地提高齒輪的制造水平。

  2.硬齒面滾齒技術(shù)

  在傳統(tǒng)方法中,齒輪的硬齒面的加工需要經(jīng)過(guò)齒面的磨削加工,由于磨齒加工效率太低,加工成本過(guò)高,尤其對(duì)一些大直徑,大模數(shù)的齒輪在加工上難度更大,而采用硬齒面刮削作為淬硬齒輪(40~65HRC)的半精、精加工則非常有效。

  硬齒面滾齒技術(shù)也稱(chēng)刮削齒加工,采用一種特殊的硬質(zhì)合金滾刀,對(duì)滲碳淬火后齒面硬度為HRC58-62的齒輪齒面進(jìn)行刮削,刮削精度可達(dá)到7級(jí)。這種方法可加工任意螺旋角、模數(shù)1~40mm的齒輪。普通精度(6~7級(jí))硬齒面齒輪,一般采用“滾—熱處理—刮削”工藝,粗、精加工在同一臺(tái)滾齒機(jī)上即可完成;齒面粗糙度要求較高的齒輪,可在刮削后安排珩齒加工;對(duì)于高精度齒輪,則采用“滾—熱處理—刮削—磨”工藝,用刮削作半精加工工序替代粗磨,切除齒輪的熱處理變形,留下小而均勻的余量進(jìn)行精磨,可以節(jié)約1/2~5/6的磨削工時(shí),經(jīng)濟(jì)效益十分顯著。對(duì)于大模數(shù)、大直徑、大寬度的淬硬齒輪,因無(wú)相應(yīng)的大型磨齒機(jī),一般只能采用刮削加工。

  采用硬齒面滾齒技術(shù)進(jìn)行齒輪加工時(shí),溫度控制極為重要,過(guò)高的溫度會(huì)使刀具磨損加快且易崩刀,因而需要通過(guò)金屬加工液來(lái)冷卻,同時(shí)沖走刀具和工件上的切屑,提高刀具壽命和降低工件表面加工粗糙度。一般選用專(zhuān)用的油基切削液作為冷卻潤(rùn)滑介質(zhì),如KR-C20滾齒插齒油,通過(guò)對(duì)粘度的適當(dāng)控制和采用優(yōu)異環(huán)保的極壓抗磨劑來(lái)滿(mǎn)足工藝中冷卻、清洗和潤(rùn)滑等方面的要求。

  3.干切削技術(shù)

  干式切削加工即無(wú)潤(rùn)滑切削加工,是在無(wú)冷卻、潤(rùn)滑油劑的作用下,采用很高的切削速度進(jìn)行切削加工。高速干式切削必須選用適當(dāng)?shù)那邢鳁l件。首先,采用很高的切削速度,盡量縮短刀具與工件間的接觸時(shí)間,再用壓縮空氣或其他類(lèi)似的方法移去切屑,以控制工作區(qū)域的溫度。實(shí)踐證明,當(dāng)切削參數(shù)設(shè)置正確時(shí),切削產(chǎn)生的熱量80%可被切屑帶走。為進(jìn)一步延長(zhǎng)刀具壽命、提高工件質(zhì)量,可在齒輪干式切削過(guò)程中,每小時(shí)使用10~1000ml潤(rùn)滑油進(jìn)行微量潤(rùn)滑。這種方法產(chǎn)生的切屑可以認(rèn)為是干切屑,工件的精度、表面質(zhì)量和內(nèi)應(yīng)力不受微量潤(rùn)滑油的負(fù)面影響,還可以用自動(dòng)控制設(shè)備進(jìn)行過(guò)程監(jiān)測(cè)。

  4.齒輪的無(wú)屑加工

  與滾齒、插齒、剃齒和磨齒等傳統(tǒng)的齒輪齒形成形方式不同,齒輪的無(wú)屑加工方法是利用金屬的塑性變形或粉末燒結(jié)使齒輪的齒形部分最終成形或提高齒面質(zhì)量的。該方法可以分為工件在常溫下進(jìn)行加工的冷態(tài)成形和把工件加熱到1000℃左右進(jìn)行加工的熱態(tài)成形兩類(lèi)。前者包括冷軋、冷鍛等,后者包括熱軋、精密模鍛、粉末冶金等,可以使材料利用率從切削加工的40~50%提高到80~95%以上,生產(chǎn)率成倍增長(zhǎng)。但因受模具強(qiáng)度限制,目前一般只能加工模數(shù)較小的齒輪或其他帶齒零件,對(duì)精度要求較高的齒輪,在用無(wú)屑加工成形后仍需要利用切削加工最后精整齒形。

  5.齒輪加工潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展

  近年來(lái),由于環(huán)境和資源壓力的增加,在切削領(lǐng)域出現(xiàn)了多種用于替代傳統(tǒng)加工潤(rùn)滑工藝的新型綠色切削加工工藝,如無(wú)潤(rùn)滑干式切削技術(shù)、微量潤(rùn)滑技術(shù)、低溫冷風(fēng)切削技術(shù)等,促進(jìn)了切削技術(shù)的進(jìn)步,也對(duì)機(jī)床結(jié)構(gòu)、刀具材料、潤(rùn)滑介質(zhì)等提出了新的要求。
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