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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