芻議齒輪熱處理工藝及熱后精加工齒輪刀具的選擇

李曉霞

牛力士軸承（鹽城）有限公司 江蘇鹽城 224007

在現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展下，工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ邶X輪性能提出了全新要求，要確保工業(yè)生產(chǎn)的順利進行，必須要保證齒輪韌性、強度、抗疲勞性可以滿足要求，當前，熱處理工藝是生產(chǎn)中常見的一種工藝，該種工藝可靠、安全，在機械行業(yè)有著廣泛應(yīng)用。

1 齒輪熱處理工藝的應(yīng)用

為了保證齒輪零件的耐磨性、硬度與抗疲勞性，一般需要應(yīng)用到熱處理工藝，該種方式可以有效提升齒輪的使用性能，常見的需要應(yīng)用熱處理工藝加工的齒輪類型有變速箱齒輪、差速器齒輪、發(fā)動機齒輪，在熱處理工藝的應(yīng)用上，包括正火、滲碳、淬火、高溫回火等方式。

其中，正火十分常見，在處理時，需要將工件加熱到一定溫度，一般情況下，加熱溫度集中在727～912℃，也可以是Acm以上30到50℃，加熱后，進行保溫處理，再進行噴水、吹風(fēng)冷卻。通過正火處理，可以有效改善材料內(nèi)應(yīng)力，提升材料硬度，正火的應(yīng)用范圍廣泛，中碳鋼、低碳鋼、鑄鋼件、球墨鑄鋼、大型鍛件、工具鋼、滲碳鋼等，都可以采用正火法進行處理。

滲碳也是一種常見的方式，能夠讓碳原子滲至鋼表面，在經(jīng)過滲碳處理完畢后，需要第一時間進行淬火，才能提升其硬度，通過滲碳處理法，能夠提高表面硬度和耐磨性能，并提升零件的強韌性，可以有效延長其使用壽命。滲碳法適合加工的零件有低碳合金鋼、低碳鋼，汽車、飛機機械零部件的處理，大多會應(yīng)用到滲碳法，代表性的零件如軸、齒輪、凸輪軸等等[1]。

淬火與高溫回火法又被稱之為調(diào)質(zhì)法，是對鋼件、鋼材進行處理的一種常見復(fù)合工藝，一般情況下，時刻的材料類型有中碳合金結(jié)構(gòu)鋼、中碳結(jié)構(gòu)鋼，在采用淬火與高溫回火法處理后，既能夠提升工件強度，又可以有效改善其韌性和塑性，獲取到的零件抗彎曲性能、耐磨性能也非常好。淬火與高溫回火法時刻應(yīng)用在連桿、齒輪、螺栓、軸類等各類結(jié)構(gòu)件，在汽車業(yè)、機床業(yè)中，也有廣泛應(yīng)用。隨著我國工業(yè)的發(fā)展，重型機器得到了普及，已經(jīng)能夠生產(chǎn)出質(zhì)量過硬的大型部件，而這類部件，一般也需要應(yīng)用到淬火與高溫回火法。

2 熱后精加工齒輪刀具的選擇

在機械生產(chǎn)中，齒輪能夠傳遞功率、調(diào)節(jié)速度，對于現(xiàn)代化工業(yè)的發(fā)展，具有重要的促進價值，為了提升質(zhì)量，還要做好熱后精加工齒輪刀具的選擇工作，以汽車為例：

在齒輪材料選擇上，對于驅(qū)動器差速齒輪、變速箱齒輪，一般需要應(yīng)用20CrMo或者20CrMoTi，對于曲軸齒輪，一般應(yīng)用35、40Cr，對于起動機齒輪，15Cr、20Cr都可以滿足要求。

在加工工藝上，不同齒輪的加工工藝各有差異，對于變速箱齒輪，在加工上，先下料，再鍛造、再進行正火，進入機械加工環(huán)節(jié)后，滲碳、淬火、低溫回火，最后，再進行噴丸、切削、裝配即可。在曲軸的加工上，先下料，再進行鍛造，正火后，粗加工處理，對其表面進行淬火、回火后，即可進入精加工環(huán)節(jié)。

經(jīng)過上述處理后，可以達到理想的接觸疲勞強度和高彎曲疲勞強度，加工后的齒面，也有良好的耐磨性能與不錯的硬度，可以滿足運行要求[2]。

除此之外，為了滿足圖紙要求的精度，還需要根據(jù)生產(chǎn)要求來選擇刀具，這在齒輪的加工中也極為重要，科學(xué)選擇刀具，能夠在保證精加工質(zhì)量的同時，降低加工成本，有效提升工作效率。常見的刀具有幾類：

硬質(zhì)合金刀具：硬質(zhì)合金刀具在粗加工刀具、精加工刀具中，都有廣泛應(yīng)用，能夠顯著改善切齒效率，代表性的如盤狀硬質(zhì)合金齒輪銑刀，在傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)中，一般一個到齒配備一個合金刀片，無法調(diào)整切削角度，而改良后的是由幾個硬質(zhì)合金刀片組成，增大了直徑，剛度更高，在提升切削效率的同時，進一步優(yōu)化了切削速度。除此之外，硬質(zhì)合金指狀齒輪銑刀也十分常用，其螺旋切削刅較長，刀片之間是交錯排列的，解決了分屑問題和制造難題。

粉末冶金高速鋼刀具：這類刀具也十分常用，在表面中，配備了硬度極高的涂層，能夠有效優(yōu)化切削速度[3]。

表面高硬涂層刀具：該種刀具的表面涂層是金色氮化鈦，最開始時，這類涂層是應(yīng)用在高速鋼刀具中，后來，TiALN涂層誕生，這一技術(shù)有著歷史性的意義，其摩擦系數(shù)低、硬度非常高，進一步提升了刀具的耐磨性能，目前，這一技術(shù)已經(jīng)得到了廣泛應(yīng)用。在齒輪刀具中，大多結(jié)構(gòu)采用的是鏟磨結(jié)構(gòu)或者鏟齒結(jié)構(gòu)，應(yīng)用TiALN涂層，有效減小了刀具的磨損，改良效果明顯，切削速度能夠超過180m/min，當然，由于這一技術(shù)的發(fā)展時間還不長，在應(yīng)用過程中，也存在一些問題，還有待在后續(xù)的研究中解決。目前，加工熱處理后的汽車齒輪的刀具材料有硬質(zhì)合金刀、陶瓷刀和CBN 刀（或立方氮化硼刀）等。必須根據(jù)熱處理后的汽車齒輪的硬度選擇合適的刀具，如加工熱處理后硬度在45HRC以下的齒輪可選擇硬質(zhì)合金刀具[4-5]。