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      齒輪加工工藝與潤滑技術的發展
      2013-6-10  來源:  作者:
          眾所周知,齒輪傳動是近代機器中最常見的一種機械傳動,是機械產品的重要基礎零部件。它與其他機械傳動形式(鏈傳動、帶傳動、液壓傳動等)傳動相比,具有功率范圍大、傳動效率高、傳動準確、使用壽命長等特點。因此,它已成為許多機械產品不可缺少的傳動部件,也是機器中所占比重最大的傳動形式。齒輪在工業發展中的地位一直比較突出,被公認為是工業化的一種象征。從這個角度來看,關注齒輪的先進加工技術和發展趨勢具有極其重要的意義。

        1.齒輪加工技術的新發展

        一般來說,齒輪制造工藝過程包括材料制備、齒坯加工、切齒、齒面熱處理和齒面精加工等五個階段。齒形加工和熱處理后的精加工是齒輪制造的關鍵,也反映了齒輪制造的水平。目前世界各國主要從齒輪加工工藝和加工設備的發展兩個方面來不斷地提高齒輪的制造水平。

        2.硬齒面滾齒技術

        在傳統方法中,齒輪的硬齒面的加工需要經過齒面的磨削加工,由于磨齒加工效率太低,加工成本過高,尤其對一些大直徑,大模數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。

        硬齒面滾齒技術也稱刮削齒加工,采用一種特殊的硬質合金滾刀,對滲碳淬火后齒面硬度為HRC58-62的齒輪齒面進行刮削,刮削精度可達到7級。這種方法可加工任意螺旋角、模數1~40mm的齒輪。普通精度(6~7級)硬齒面齒輪,一般采用“滾—熱處理—刮削”工藝,粗、精加工在同一臺滾齒機上即可完成;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行精磨,可以節約1/2~5/6的磨削工時,經濟效益十分顯著。對于大模數、大直徑、大寬度的淬硬齒輪,因無相應的大型磨齒機,一般只能采用刮削加工。

        采用硬齒面滾齒技術進行齒輪加工時,溫度控制極為重要,過高的溫度會使刀具磨損加快且易崩刀,因而需要通過金屬加工液來冷卻,同時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。一般選用專用的油基切削液作為冷卻潤滑介質,如KR-C20滾齒插齒油,通過對粘度的適當控制和采用優異環保的極壓抗磨劑來滿足工藝中冷卻、清洗和潤滑等方面的要求。

        3.干切削技術

        干式切削加工即無潤滑切削加工,是在無冷卻、潤滑油劑的作用下,采用很高的切削速度進行切削加工。高速干式切削必須選用適當的切削條件。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間,再用壓縮空氣或其他類似的方法移去切屑,以控制工作區域的溫度。實踐證明,當切削參數設置正確時,切削產生的熱量80%可被切屑帶走。為進一步延長刀具壽命、提高工件質量,可在齒輪干式切削過程中,每小時使用10~1000ml潤滑油進行微量潤滑。這種方法產生的切屑可以認為是干切屑,工件的精度、表面質量和內應力不受微量潤滑油的負面影響,還可以用自動控制設備進行過程監測。

        4.齒輪的無屑加工

        與滾齒、插齒、剃齒和磨齒等傳統的齒輪齒形成形方式不同,齒輪的無屑加工方法是利用金屬的塑性變形或粉末燒結使齒輪的齒形部分最終成形或提高齒面質量的。該方法可以分為工件在常溫下進行加工的冷態成形和把工件加熱到1000℃左右進行加工的熱態成形兩類。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,生產率成倍增長。但因受模具強度限制,目前一般只能加工模數較小的齒輪或其他帶齒零件,對精度要求較高的齒輪,在用無屑加工成形后仍需要利用切削加工最后精整齒形。

        5.齒輪加工潤滑技術的發展

        近年來,由于環境和資源壓力的增加,在切削領域出現了多種用于替代傳統加工潤滑工藝的新型綠色切削加工工藝,如無潤滑干式切削技術、微量潤滑技術、低溫冷風切削技術等,促進了切削技術的進步,也對機床結構、刀具材料、潤滑介質等提出了新的要求。
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