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齿轮加工工艺与润滑技术的发展
Jun 10, 2013  来源:  作者:
    众所周知,齿轮传动是近代机器中最常见的一种机械传动,是机械产品的重要基础零部件。它与其他机械传动形式(链传动、带传动、液压传动等)传动相比,具有功率范围大、传动效率高、传动准确、使用寿命长等特点。因此,它已成为许多机械产品不可缺少的传动部件,也是机器中所占比重最大的传动形式。齿轮在工业发展中的地位一直比较突出,被公认为是工业化的一种象征。从这个角度来看,关注齿轮的先进加工技术和发展趋势具有极其重要的意义。

  1.齿轮加工技术的新发展

  一般来说,齿轮制造工艺过程包括材料制备、齿坯加工、切齿、齿面热处理和齿面精加工等五个阶段。齿形加工和热处理后的精加工是齿轮制造的关键,也反映了齿轮制造的水平。目前世界各国主要从齿轮加工工艺和加工设备的发展两个方面来不断地提高齿轮的制造水平。

  2.硬齿面滚齿技术

  在传统方法中,齿轮的硬齿面的加工需要经过齿面的磨削加工,由于磨齿加工效率太低,加工成本过高,尤其对一些大直径,大模数的齿轮在加工上难度更大,而采用硬齿面刮削作为淬硬齿轮(40~65HRC)的半精、精加工则非常有效。

  硬齿面滚齿技术也称刮削齿加工,采用一种特殊的硬质合金滚刀,对渗碳淬火后齿面硬度为HRC58-62的齿轮齿面进行刮削,刮削精度可达到7级。这种方法可加工任意螺旋角、模数1~40mm的齿轮。普通精度(6~7级)硬齿面齿轮,一般采用“滚—热处理—刮削”工艺,粗、精加工在同一台滚齿机上即可完成;齿面粗糙度要求较高的齿轮,可在刮削后安排珩齿加工;对于高精度齿轮,则采用“滚—热处理—刮削—磨”工艺,用刮削作半精加工工序替代粗磨,切除齿轮的热处理变形,留下小而均匀的余量进行精磨,可以节约1/2~5/6的磨削工时,经济效益十分显着。对于大模数、大直径、大宽度的淬硬齿轮,因无相应的大型磨齿机,一般只能采用刮削加工。

  采用硬齿面滚齿技术进行齿轮加工时,温度控制极为重要,过高的温度会使刀具磨损加快且易崩刀,因而需要通过金属加工液来冷却,同时冲走刀具和工件上的切屑,提高刀具寿命和降低工件表面加工粗糙度。一般选用专用的油基切削液作为冷却润滑介质,如KR-C20滚齿插齿油,通过对粘度的适当控制和采用优异环保的极压抗磨剂来满足工艺中冷却、清洗和润滑等方面的要求。

  3.干切削技术

  干式切削加工即无润滑切削加工,是在无冷却、润滑油剂的作用下,采用很高的切削速度进行切削加工。高速干式切削必须选用适当的切削条件。首先,采用很高的切削速度,尽量缩短刀具与工件间的接触时间,再用压缩空气或其他类似的方法移去切屑,以控制工作区域的温度。实践证明,当切削参数设置正确时,切削产生的热量80%可被切屑带走。为进一步延长刀具寿命、提高工件质量,可在齿轮干式切削过程中,每小时使用10~1000ml润滑油进行微量润滑。这种方法产生的切屑可以认为是干切屑,工件的精度、表面质量和内应力不受微量润滑油的负面影响,还可以用自动控制设备进行过程监测。

  4.齿轮的无屑加工

  与滚齿、插齿、剃齿和磨齿等传统的齿轮齿形成形方式不同,齿轮的无屑加工方法是利用金属的塑性变形或粉末烧结使齿轮的齿形部分最终成形或提高齿面质量的。该方法可以分为工件在常温下进行加工的冷态成形和把工件加热到1000℃左右进行加工的热态成形两类。前者包括冷轧、冷锻等,后者包括热轧、精密模锻、粉末冶金等,可以使材料利用率从切削加工的40~50%提高到80~95%以上,生产率成倍增长。但因受模具强度限制,目前一般只能加工模数较小的齿轮或其他带齿零件,对精度要求较高的齿轮,在用无屑加工成形后仍需要利用切削加工最后精整齿形。

  5.齿轮加工润滑技术的发展

  近年来,由于环境和资源压力的增加,在切削领域出现了多种用于替代传统加工润滑工艺的新型绿色切削加工工艺,如无润滑干式切削技术、微量润滑技术、低温冷风切削技术等,促进了切削技术的进步,也对机床结构、刀具材料、润滑介质等提出了新的要求。
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