齒輪加工工藝與潤滑技術(shù)的發(fā)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(chǎn)品的重要基礎(chǔ)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(chǎn)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(yè)發(fā)展中的地位一直比較突出，被公認為是工業(yè)化的一種象征。從這個角度來看，關(guān)注齒輪的先進加工技術(shù)和發(fā)展趨勢具有極其重要的意義。
1.齒輪加工技術(shù)的新發(fā)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(guān)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(shè)備的發(fā)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(shù)
在傳統(tǒng)方法中，齒輪的硬齒面的加工需要經(jīng)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(shù)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(shù)也稱刮削齒加工，采用一種特殊的硬質(zhì)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(shù)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(jié)約1/2～5/6的磨削工時，經(jīng)濟效益十分顯著。對于大模數(shù)、大直徑、大寬度的淬硬齒輪，因無相應(yīng)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(shù)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(zhì)，如KR-C20滾齒插齒油，通過對粘度的適當控制和采用優(yōu)異環(huán)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(shù)
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?shù)那邢鳁l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(qū)域的溫度。實踐證明，當切削參數(shù)設(shè)置正確時，切削產(chǎn)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(zhì)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(chǎn)生的切屑可以認為是干切屑，工件的精度、表面質(zhì)量和內(nèi)應(yīng)力不受微量潤滑油的負面影響，還可以用自動控制設(shè)備進行過程監(jiān)測。
4.齒輪的無屑加工
與滾齒、插齒、剃齒和磨齒等傳統(tǒng)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(jié)使齒輪的齒形部分最終成形或提高齒面質(zhì)量的。該方法可以分為工件在常溫下進行加工的冷態(tài)成形和把工件加熱到1000℃左右進行加工的熱態(tài)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(chǎn)率成倍增長。但因受模具強度限制，目前一般只能加工模數(shù)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(shù)的發(fā)展
近年來，由于環(huán)境和資源壓力的增加，在切削領(lǐng)域出現(xiàn)了多種用于替代傳統(tǒng)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(shù)、微量潤滑技術(shù)、低溫冷風切削技術(shù)等，促進了切削技術(shù)的進步，也對機床結(jié)構(gòu)、刀具材料、潤滑介質(zhì)等提出了新的要求。
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