齒輪錐面硬車(chē)工藝

王海松

摘要：車(chē)削加工技術(shù)在機(jī)械制造業(yè)之中是最廣泛、最普遍且最為重要的工藝方法，其可以對(duì)生產(chǎn)效率、質(zhì)量及成本產(chǎn)生直接的影響。因現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的高速發(fā)展，諸多高強(qiáng)度、高硬度的材料不斷涌現(xiàn)，傳統(tǒng)的車(chē)削技術(shù)已經(jīng)難以應(yīng)對(duì)，現(xiàn)代的硬車(chē)技術(shù)脫穎而出，實(shí)現(xiàn)了對(duì)新型材料的加工。本文對(duì)齒輪錐面的硬車(chē)工藝進(jìn)行了闡述，希望可以通過(guò)自己的拙見(jiàn)給同行業(yè)業(yè)內(nèi)人員一下參考。

關(guān)鍵詞：齒輪錐面硬車(chē)削技術(shù)

硬車(chē)削技術(shù)指的是將淬硬鋼的車(chē)削當(dāng)作是最終的加工工序精加工的工藝方法，進(jìn)而使切削的用量更容易被掌控，使切屑的去除數(shù)量增加，并且實(shí)現(xiàn)了內(nèi)孔及外圓的切削工藝，對(duì)于齒輪錐面的加工最為合適。從整個(gè)加工過(guò)程而言，部分磨削工藝被省去，并且在工件以及刀具的安裝過(guò)程中將時(shí)間縮減了340%，整個(gè)的加工周期節(jié)省時(shí)間達(dá)到575%。

1. 硬車(chē)技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)

（1）車(chē)削效率高

硬車(chē)削的加工效率遠(yuǎn)優(yōu)于磨削，在能源的消耗上僅是普通磨削加工的五分之一。硬車(chē)削通常進(jìn)行大切削深度及工件轉(zhuǎn)速較高的加工，與普通磨削相比較金屬的切除率優(yōu)于其3到4倍。硬車(chē)削對(duì)于輔助時(shí)間的消耗較低，對(duì)于齒輪錐面的加工精度比較高。

（2）潔凈的加工工藝

通常情況下，在硬車(chē)削過(guò)程中無(wú)需使用到冷卻液。在實(shí)際的操作之中，冷卻液的使用會(huì)對(duì)刀具的使用壽命及齒輪錐面的表面質(zhì)量造成負(fù)面的影響。所以，硬車(chē)削是利用剪切物料的退火軟化來(lái)完成切削。

（3）提升零件加工的精度

在硬車(chē)削的過(guò)程之中很大部分的熱量被切屑所帶走，不會(huì)出現(xiàn)磨削工藝加工中的燒傷及裂紋，其對(duì)于零件表面的加工質(zhì)量有所保障，通?？梢杂糜诰?xì)零件的加工，以保證表面精度達(dá)到相應(yīng)的要求。

2. 齒輪錐面硬車(chē)技術(shù)的要求

齒輪錐面硬車(chē)技術(shù)在加工過(guò)程中需要注意到以下幾個(gè)要點(diǎn)。

（1）車(chē)床

在進(jìn)行齒輪錐面的切削過(guò)程時(shí)，切削力的處理需要比熱處理之前上升50%以上，同時(shí)所需功率需要提升至二倍左右，所以硬車(chē)工藝對(duì)于車(chē)床有一定的剛性及功率上的要求，對(duì)于車(chē)床而言其自身需要配備數(shù)字線性測(cè)量系統(tǒng)以及全封閉誤差反饋系統(tǒng)。除此之外，車(chē)床主軸系統(tǒng)不但要有高強(qiáng)度，還要有相應(yīng)的高轉(zhuǎn)速。車(chē)床的功率以及剛性越弱，進(jìn)行車(chē)削時(shí)，出現(xiàn)的振動(dòng)就越加明顯，齒輪錐面的質(zhì)量越差，進(jìn)而降低了刀具的耐用程度，使加工成本上升。

（2）刀具材料

①對(duì)于齒輪錐面所使用刀具的選擇上需要選用硬度稍低，但是韌性比較好的CBN刀片，以此來(lái)防止刀片在沖擊下出現(xiàn)破碎的情況。盡管CBN刀片，即立方氮化硼刀片的價(jià)格相對(duì)昂貴，但是其最適合硬車(chē)削工藝，此刀片可以在斷續(xù)切削的過(guò)程之中保證刀具的磨損率在安全的范圍之內(nèi)。

②針對(duì)于硬度上大于HRC60齒輪錐面的加工，在刀片的選擇上則需要選擇PCBN材質(zhì)的。因?yàn)镻CBN的材質(zhì)特性決定其具有極高的硬度及耐磨性，所以，PCBN刀片在硬車(chē)工藝之中占有相當(dāng)重要的地位。

③刀桿也對(duì)生產(chǎn)加工產(chǎn)生一定的影響，對(duì)于刀桿材質(zhì)的選擇上一定要與具體加工的齒輪相匹配。若剛性達(dá)不到相應(yīng)要求時(shí)，在加工的過(guò)程之中就會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，導(dǎo)致表面質(zhì)量極差，此時(shí)，往往會(huì)選擇剛性極高的整體硬質(zhì)合金刀桿。若選擇的刀桿材料為45號(hào)的調(diào)質(zhì)鋼，將提升硬車(chē)削系統(tǒng)的剛性為最大值，刀具伸出的長(zhǎng)度應(yīng)該控制在刀桿直徑1.5倍的范圍之內(nèi)，在進(jìn)行工件裝夾時(shí)需要對(duì)懸伸的長(zhǎng)度加以控制。

（3）切削參數(shù)

對(duì)于切削用量的選擇對(duì)整個(gè)硬車(chē)都有極大的影響，工件材料的硬度愈高，其進(jìn)行切削的速度就愈小。進(jìn)行硬車(chē)的粗加工時(shí)，往往選擇大切深以及較低的速度進(jìn)行切削，以此得到大的金屬去除率。其具體數(shù)值要依據(jù)實(shí)際表面的粗糙程度及機(jī)床的剛性、功率來(lái)制定，因CBN材料的刀具有極高的耐熱性及耐磨性，對(duì)于切削速度及切削深度、較小進(jìn)給量的承受能力較強(qiáng)，但硬質(zhì)合金刀片就不適合用于較高速度的切削。

（4）冷卻

進(jìn)行齒輪錐面的硬車(chē)加工時(shí)，采用干式切削，即對(duì)空氣進(jìn)行壓縮后代替冷卻液。該冷卻為硬車(chē)工藝中較為先進(jìn)的冷卻辦法，不單可以達(dá)到理想的冷卻效果，并且做到了環(huán)保，更為重要的是降低了加工的成本。

（5）工裝

對(duì)于工裝設(shè)計(jì)的原則為定位精度高，裝卸工件便捷，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可以實(shí)現(xiàn)不同品種之間的快換。

①對(duì)于齒輪原料可以選用三爪卡爪的結(jié)構(gòu)，在卡爪之上安裝定位塊?？ㄗΦ膴A緊表面需要進(jìn)行滲碳處理，卡爪直徑的設(shè)計(jì)需要同工件的直徑相符，此尺寸以及定位塊僅在使用的機(jī)床上進(jìn)行加工，防止卡爪的誤差出現(xiàn)，以保證齒輪在裝夾中的精度。

②因長(zhǎng)時(shí)間的作業(yè)使用，難以避免卡爪夾持表面以及頂柱的表面有磨損情況出現(xiàn)，對(duì)卡爪的精度有一定的影響，產(chǎn)生工件定位精度上的偏差，此時(shí)就要對(duì)夾爪實(shí)行調(diào)整，具體步驟如下：

a) 選取正確夾環(huán)夾持之后，將定位塊取下，對(duì)卡爪的卡持部位進(jìn)行車(chē)削，車(chē)削的切削深度每次在0.5mm。

b) 加工完畢之后，利用千分表對(duì)卡爪的夾持部位跳動(dòng)進(jìn)行檢測(cè)，必須要達(dá)到在0.005mm之下。

c) 若不能達(dá)到要求，在對(duì)夾持部位進(jìn)行一次車(chē)削，保證每次車(chē)削余量在0.05mm之下。

d) 切削完成之后，對(duì)定位塊進(jìn)行安裝，進(jìn)行定位塊的車(chē)削，深度與上述相同。

e) 在加工完畢之后，利用千分表對(duì)夾爪口的徑跳進(jìn)行檢測(cè)，需要達(dá)到0.005mm之下。

f) 將夾爪的夾環(huán)取下，進(jìn)行正常的作業(yè)。

3. 結(jié)語(yǔ)

但是隨著科技、技術(shù)的不斷發(fā)展及進(jìn)步，大部分的硬車(chē)削應(yīng)用多用來(lái)代替磨削，將磨削及硬車(chē)削結(jié)合于一個(gè)機(jī)床之上，車(chē)磨復(fù)合型的機(jī)床不斷涌現(xiàn)，此設(shè)備不單單對(duì)齒輪錐面的加工有著極為有利的影響，對(duì)于整個(gè)硬車(chē)削工藝而言意義更為重大，“車(chē)磨復(fù)合”也勢(shì)必將成為未來(lái)制造發(fā)展的主要方向。硬車(chē)削工藝在我國(guó)的應(yīng)用尚不廣泛，這就要求研發(fā)人員及對(duì)技術(shù)人員此項(xiàng)技藝不斷進(jìn)行研發(fā)、推廣，以提升零部件加工方面的技藝。

4. 參考文獻(xiàn)

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