硬齒面滾齒、插齒加工技術(shù)應(yīng)用體會

王明海 于濤

摘 要：隨著我國機床技術(shù)與硬質(zhì)合金刀具的發(fā)展，利用硬質(zhì)合金刀切割加熱后的材料技術(shù)方法，這種加工不但成本低、且效率極高，深受的得到齒輪加工企業(yè)的研究和推廣。由于大批量的加工和生產(chǎn)，對技術(shù)精度和高效率的要求取得一定的進步和發(fā)展。科學(xué)技術(shù)的進步，推動我國加工型企業(yè)規(guī)范化、高標(biāo)準(zhǔn)化。

關(guān)鍵詞：硬齒面滾齒；插齒；加工要求；加工技術(shù)

前言

隨著我國機床切割技術(shù)進步，對加工齒輪的要求越來越高，功能上要求體積小、重量輕、使用壽命長、造價成本低、承載里度大、傳動高效性，降低齒輪接觸面在運作時的噪音。制作方面選用特殊鋼材，采用復(fù)合技術(shù)工藝提高齒輪表面硬度值為HRC45以上，利用中高頻感應(yīng)冶煉控制溫度，通過滲氮或氮碳共滲的加工制作合成，使硬度值達到HRC52，再經(jīng)過硬質(zhì)合金刀的精準(zhǔn)切割和打磨，一個成型的硬齒輪就這樣成形，熱處理的工藝技術(shù)發(fā)展得到了廣泛應(yīng)用。

一、硬齒面滾齒和插齒加工現(xiàn)狀

硬齒面滾齒和插齒傳動效率的廣泛使用，逐漸取代了現(xiàn)今制造業(yè)裝備制作的動力傳遞輸出和流水運作的主要形式，而且硬齒面齒輪的設(shè)計和制造水平直接影響了機械加工產(chǎn)品的質(zhì)量，在機械工業(yè)生產(chǎn)發(fā)展中具有重要意義的地位。硬齒面和插齒技術(shù)持續(xù)發(fā)展為齒輪加工提供工藝選擇，技術(shù)要求上高效、耗能低、成本低的優(yōu)勢，同時被公認為工業(yè)化先進技術(shù)的一種高標(biāo)志，精細硬齒面齒輪的加工技術(shù)作為國家的一項重要的發(fā)展戰(zhàn)略，關(guān)系到國家未來安全和尖端科技的發(fā)展，所以齒輪精加工技術(shù)必須作為齒輪加工技術(shù)發(fā)展的目標(biāo)。

二、硬齒面齒輪加工要求

1.產(chǎn)品質(zhì)量

隨著我國工業(yè)技術(shù)發(fā)展的進步和提高，機械工業(yè)制造不斷完善，對技術(shù)水平的精準(zhǔn)把握有力進一步的提升，在市場發(fā)展前景巨大的情況下，企業(yè)生產(chǎn)對機械高效化越來越高，要求硬齒面齒輪制作必須具備低消耗和低成本制造過程，質(zhì)量上要求不斷完善，速度上要求提高生產(chǎn)效率，精度上要求制作數(shù)據(jù)降低偏差值、加大硬度數(shù)值、增強承載力度、生產(chǎn)使用壽命長、耐摩擦等優(yōu)質(zhì)性，保證齒輪運作質(zhì)量在機械產(chǎn)品生產(chǎn)中發(fā)揮高效的動力輸送。

2.刀具的設(shè)計與制造

2.1硬質(zhì)合金滾刀的合金材料非常昂貴，設(shè)計要求技術(shù)性含量高、花費制造成本大。原因精加工的硬齒面料非常堅硬，對切割具有高要求硬度高、耐磨性久、沖擊力度大等。硬質(zhì)合金滾刀的研究性比較深，門檻性也開始增加，目前市面出售硬質(zhì)合金滾刀的方式是以切割硬度等級劃分的。硬質(zhì)合金滾刀運用單刀騙焊接和可換刀片的機夾結(jié)構(gòu)的方法設(shè)計制作，具有一定的力學(xué)原理、工藝技術(shù)、焊接性能。硬質(zhì)合金滾刀強度性高和塑造性強，通過熱處理加工保證刀具耐磨度和精準(zhǔn)度。

2.2硬質(zhì)合金插刀設(shè)計和加工特點。硬質(zhì)合金插刀加工熱后，硬齒齒面齒輪會采取粗插法、熱處理、精插法三種加工制作工藝。例如粗插法會利用高速鋼材料制作而成的插刀，承受插齒過程時巨大的沖擊力，會給熱加工前做好預(yù)加工準(zhǔn)備。熱處理法是利用中高頻感應(yīng)冶煉控制溫度，通過滲氮或氮碳共滲的加工制作合成，使硬度值達到HRC52，再經(jīng)過精準(zhǔn)切割和打磨值度為模數(shù)2齒厚留量0.2和模數(shù)3齒厚留量0.25-0.3，模數(shù)4和5齒厚留量0.4、0.5以上值。為了避免插到的頂刃和側(cè)刃同時受損，在熱處理前將齒輪加粗，槽線放深，齒牙略高，增加插刀精度和刀具耐用時間。

3.機床夾具

加工硬齒面齒輪需要選擇好強度高、剛性度強的機床。原因是在于硬齒面齒輪切割時面積小和整體厚度薄的特點，如果剛性不足就會造成加工過程時受力程度不均勻，齒輪面就會有所起伏，會影響齒輪運作效率。機床分裂機構(gòu)和硬質(zhì)合金刀具架點之間要做出合適調(diào)整，數(shù)值一般為0.005mm-0.015mm，不能太大也不能太小，切割的厚度變化巨大會引起硬質(zhì)合金刀具的斷裂，危險度極高，所以機床夾具要高度精準(zhǔn)，夾具緊度工作要牢靠。由于熱處理后精加工，粗件物品和精件物品需要對應(yīng)好硬度不同的合金刀具，機械構(gòu)建安裝前后必須保持好位置距離長度，防范危險同時又能把握好機床和夾具對應(yīng)的齒料，確保不會加工裝置不會裝偏。

三、齒輪加工技術(shù)

如今許多機械加工型企業(yè)常用的幾種加工制作技術(shù)，硬質(zhì)合金滾齒刀切割法、硬質(zhì)合金剃齒刀切割法、硬質(zhì)合金插齒刀插齒等工藝。

（一）硬質(zhì)滾齒加工

滾齒的加工方法是一種具有高效性及廣泛應(yīng)用是齒廓，是根據(jù)錯亂相交雜軸斜齒輪的原理進行深加工的，相比以前主要是利用軟齒面加工。通過我國機械加工技術(shù)的發(fā)展，提高了滾齒機械鋼性度，利用高性能和高速鋼、硬質(zhì)合金與先進的鋒利刀具涂層融合技術(shù)，加強了以前工藝模數(shù)為3-41、齒輪面硬度HRC40-64的硬齒面圓形柱子齒輪的半成精滾齒和精滾齒加工，為磨前制作預(yù)加工做好準(zhǔn)備，

可以減少淬火加工變形量，進一步縮短磨齒的工作時間，降低磨齒消耗成本，又能確保磨削時帶來燒傷和裂紋的危險，還可以提高硬化滾齒面的硬度和齒輪的耐久性。相對國外的硬齒面滾齒精度為6級水平，國內(nèi)硬齒面滾齒為7-8級，硬齒面粗糙為Pa0.63-1.25um或者更低[1]。滾齒也有缺點，其在于無法切割內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪。硬齒面齒輪的齒形修制需要硬質(zhì)合金刀來完成切割。齒向修形需要滾齒機械系數(shù)控制工件或硬質(zhì)合金刀具兩座標(biāo)聯(lián)實現(xiàn)圓弧插補。

（二）剃齒加工

剃齒作為一種齒輪制作的精加工方法，運用于直齒加工和斜式齒輪加工，經(jīng)過剃齒加工后的齒輪質(zhì)量比較好。精度可為5-7級，剃齒刀相對其他刀具比較耐用和高效作業(yè)，比如在切割料物方面，其他刀具只能切割軟齒面的精加工制作，不能使用于硬齒面的精加工制作。在上世紀80年代，由德國Hurth公司研究出了一種硬齒面剃齒法，其巧妙的利用精密齒輪狀基體涂鍍金剛石制刀具切割熱處理后的齒輪，運用于所生產(chǎn)齒輪硬度為HRC50的精加工，齒輪凹部位可以利用剃齒進行修改，并擁有普通剃齒沒有的刀具和工件高速同步運動[2]。但掌握基體精密涂鍍金剛石技術(shù)和數(shù)據(jù)同步控制技術(shù)、剃齒機床磨冶技術(shù)的綜合運用非常難，齒輪剃齒精加工的刀具是高性能速鋼表面的化學(xué)處理。

（三）插齒加工

插齒作為廣泛切割齒輪的方法，其形狀有齒輪和齒條的兩種插齒刀具，使用于加工齒輪時按一定的速率做嚙合運動，刀具會沿齒長的方向做來回的反復(fù)運動將齒模切割成形，能夠有效的加工內(nèi)齒輪和多聯(lián)齒輪[3]。硬齒面齒輪的精加工是采用硬質(zhì)化性的合金插齒刀加工熱處理，硬度值為HRC45-64的硬齒面齒輪。硬齒面齒輪的研究，國外起步時間比較早和投入研究量多，對硬齒面齒輪熟加工工藝技術(shù)有一定的掌握，而我國的是在上世紀80年代中后期才開始研究硬齒面齒輪的制作技術(shù)。例如我國早些年內(nèi)蒙古機械制造廠利用756片刀具壓合式的加工制成的插齒刀，切割出硬度值為HRC60的齒輪，精度為8級。合理選擇插齒用鋼的材料最為關(guān)鍵，加工工藝的效果會大大提高，要達到較高的機械效應(yīng)，插齒要不斷的提高硬度和強化，添加合金Cr、Mo、元素合成，利用淬火與回火的精準(zhǔn)把握度冶煉，會使合金硬度達到高強化塑性和韌性效果。硬齒面插齒具有一定 優(yōu)點，可以對多種構(gòu)型齒輪進行方便加工，如內(nèi)齒輪、外齒輪、雙聯(lián)及多聯(lián)、帶臺肩齒輪等 。加工工藝過程簡單、效率高、操作技術(shù)方便、成本制造低。

總結(jié)

隨著齒輪技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)據(jù)精準(zhǔn)控制和技術(shù)工藝流程的不但高效化，硬齒面滾齒和插齒加工技術(shù)得到了巨大的改善，從高效、精準(zhǔn)、耐磨、抗壓、硬度高加工成本低，加強我國機械加工生產(chǎn)業(yè)的不斷進步化發(fā)展，大力推廣深入及研究加工技術(shù)，實現(xiàn)國家戰(zhàn)略性發(fā)展目標(biāo)，推動國有尖端科技和安全技術(shù)的進步

參考文獻：

[1]姚景超， 劉佩， 楊平. 硬齒面滾齒、插齒加工技術(shù)應(yīng)用[J]. 今日制造與升級， 2018， No.104（07）：53-54.

[2]南耀仕， 張滿棟， 呂明， et al. 面齒輪插齒仿真加工及分析[J]. 工具技術(shù)， 2018， 52（3）： 77-80.

[3]羅天元， 羅成， 盧宇， et al. 插齒機插削加工熱穩(wěn)定性研究[J]. 現(xiàn)代商貿(mào)工業(yè)， 2018（24）：195-196.