目前在國內(nèi)内舟，汽車螺旋錐齒輪的加工中游桩，廣泛使用的五刀法濕切效率并不高雹姊，且需在切削油冷卻情況下進(jìn)行切削加工股缸，刀具和輔料的成本高居不下。相比之下吱雏，螺旋錐齒輪三軸切削干切技術(shù)敦姻，具有很多的優(yōu)點。本文結(jié)合實例介紹了干切方法在螺旋錐齒輪加工中的應(yīng)用歧杏。

    一直以來镰惦，車橋公司的汽車螺旋錐齒輪都是采用收縮齒銑削法，齒輪的加工采用傳統(tǒng)五刀法濕切加工犬绒，刀具采用普通高速鋼盤銑刀娩伴，在切削油的冷卻下進(jìn)行切削加 工。其工藝流程如圖1所示等吝。五刀法加工的不足之處在于：分粗精切齒加工靠牙，生產(chǎn)效率低；刀具壽命低泽中；切削油污染環(huán)境虎疗；綜合制造成本高。

相對于傳統(tǒng)的切削方式熏虱，螺旋錐齒輪三軸切削干切技術(shù)可削減70%的切削時間榄缸，提升切削零件的表面粗糙度，提高零件的加工精度射贡。其工藝流程如圖2所示。該技術(shù)在北美和歐洲已得到廣泛應(yīng)用瘾色。同時演苍，干切技術(shù)作為一項綠色制造工藝，省去了切削液及處理費用梗爸，降低了齒輪生產(chǎn)成本氧吐。

三軸切削原理和接觸特性

端面銑削法及端面滾削法是螺旋錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪的兩個主要加工工藝，傳統(tǒng)的五刀法加工采用端面銑削工藝末盔，三軸切削干切采用端面滾削工藝筑舅。端面銑削工藝 中，齒向曲線是一個圓弧，齒輪加工是間歇分度翠拣；端面滾削工藝中版仔，齒向曲線是一個延伸外擺線，是由刀具和工件以一定的關(guān)系連續(xù)分度運動產(chǎn)生误墓。端面滾削比端面 銑削更復(fù)雜蛮粮，因為它是兩個獨立的運動，分度和滾動展成疊加而成的谜慌。

1．連續(xù)分度

端面滾削（三軸切削）齒輪嚙合的從動輪和主動輪可被認(rèn)為各自與產(chǎn)形輪滾動展成然想。我們可以認(rèn)為4個齒面同時嚙合，即主動輪和從動輪的齒面欣范，以及與主動輪和從 動輪各自相配的產(chǎn)形輪变泄。產(chǎn)形輪可被認(rèn)為是一個節(jié)錐角為90°的錐齒輪。產(chǎn)形輪的概念是當(dāng)展成時恼琼，主動輪和從動輪的嚙合齒面是完全共軛的怔哮。實際上為了使嚙合 齒面失配，主動輪和從動輪的產(chǎn)形輪并不相同选曼。圖3所示為三軸切削連續(xù)分度示意圖底靴。

圖3 三軸切削連續(xù)分度示意圖

端面滾削過程中，刀具與產(chǎn)形輪以下面的關(guān)系進(jìn)行滾動運動：

此相關(guān)的運動形成了連續(xù)的分度失傍，端面滾削工藝一次裝夾工件贝崎，同時切出齒槽的凹面和凸面，它可以被視為一個全工序的工藝民沈。

2．刀具

端面滾削刀盤是由成組的刀條集合而成还凸。每一組刀條是由一片內(nèi)切刀和一片外切刀組成，相應(yīng)切削一個齒的凸面和凹面浸速。兩個刀片角向和徑向的位置直接決定了齒厚童盏。刀片沿著刀盤圓周方向呈一定角度等距分布。

除了對刀片位置的要求就灸，刀片的切削刃也需精確定義呛疫。這是由于刀具切削刃形成了齒面，刀片的幾何形狀取決于刀條刃磨工藝泡嘴。切削刃的幾何形狀由三部分組成：刀尖圓角甫恩、凸角和切削刃輪廓。

3．齒面接觸特性

通常酌予，端面滾削（三軸切削）螺旋錐齒輪和準(zhǔn)雙曲面齒輪副產(chǎn)生一個穩(wěn)定的接觸跡線磺箕，對殼體和軸的變形或裝配誤差相對不敏感，這是由于延伸外擺線的本質(zhì)和適當(dāng) 的齒面鼓形修形的結(jié)果抛虫。穩(wěn)定的接觸跡線模式有利于研齒工藝松靡，同時也提供了更高的接觸比简僧。結(jié)果，端面滾削齒輪副可以達(dá)到降低噪聲的目的雕欺。嚙合跡線和銑削紋路 方向如圖4所示岛马。

圖4 嚙合跡線和銑削紋路方向

三軸切削工藝應(yīng)用

1． 材料

    齒輪材料20CrMnTi，淬透性較高阅茶，經(jīng)滲碳淬火后具有硬而耐磨的表面與堅韌的芯部蛛枚，具有較高的低溫沖擊韌性，正火后可切削性良好脸哀。除化學(xué)成分外蹦浦，其他技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行東風(fēng)德納車橋公司齒輪材料標(biāo)準(zhǔn)（DDACL-002-2010）。

材料選用要求如下：

（1） 鋼的化學(xué)成分符合表1的要求摧垄；

（2） 成品鋼材氧含量不大于0.0020%跃恍，后橋主、從動齒輪用鋼氧含量不大于0.0015%匕蚁；

（3） 按GB/T 6394規(guī)定檢驗奧氏體晶粒度态置；

（4） 鋼材的橫截面低倍組織不得有肉眼可見的縮孔、氣泡渊唁、裂紋垄获、夾雜、分層及白點仆玖；

（5） 按GB/T 13299檢驗軋材的帶狀組織彻虾，帶狀組織級別應(yīng)≤3級。

2．毛坯鍛造及正火

針對首輪試制結(jié)果刀具壽命不理想的狀況歪低，對材料和毛坯鍛造和等溫正火做了如下改進(jìn)和要求：

（1）規(guī)定S含量的下限要求（在前面材料化學(xué)成分中已體現(xiàn)）溅宅；

（2）毛坯鍛造始鍛溫度1150±50℃，終鍛溫度1000±50℃盔曼；

（3）等溫正火加熱溫度950℃搪书，保溫2h，速冷210s,等溫溫度580℃吴侦，時間2h屋休；

（4）正火硬度要求HB 170～180。

材料备韧、毛坯鍛造及熱處理改善后劫樟，每次刃磨后加工齒輪件數(shù)由80件提高到115件，刀具壽命提高了大約33%盯蝴。

3. 刀具及切削加工

刀具為兩面刃磨的Tri-ac硬質(zhì)合金刀條毅哗，材料為Co含量8%的硬質(zhì)合金材料听怕，ISO牌號K30捧挺。

切削加工時發(fā)現(xiàn)內(nèi)外切削刃的磨損程度存在顯著的差異虑绵，內(nèi)切削刃的磨損顯著大于外切削刃。由于刀具的幾何尺寸決定了齒面的參數(shù)闽烙，修改刀具的幾何尺寸已無可能翅睛。通過修改Z軸進(jìn)給角度并多次驗證，解決了內(nèi)外切削刃磨損差異的問題黑竞。

4. 熱處理工藝

產(chǎn)品的熱處理技術(shù)條件：有效硬化層深1.5～1.8mm捕发；表面硬度HRC 58 ～63；芯部硬度HRC 30 ～ 40拘能；殘余奧氏體級別≤4級刷寨，馬氏體級別≤4級；碳化物級別≤4級侣沐。

從動輪熱處理滲碳淬火铭懂，淬火方式壓淬，油溫控制在60℃±10 ℃左右笆低。

5．研齒工藝

三軸切削等高齒的接觸區(qū)一般為內(nèi)對角接觸肉诚，有利于研齒并降低嚙合噪聲。

圖5 切齒及研齒前后接觸印跡對比

在600HTL數(shù)控研齒機(jī)上進(jìn)行研齒忌挺，從熱前及熱后接觸區(qū)印跡看（見圖5）痊撤，熱處理后正車面接觸區(qū)由小端向大端偏移，反車面接觸區(qū)由大端向小端偏移嫂藏。在設(shè)計TCA時榔夹，應(yīng)當(dāng)考慮熱處理變形的偏移量。熱處理后采用研齒工藝可優(yōu)化接觸區(qū)形態(tài)观复，降低嚙合噪聲約3～4dB偏序。

6.刀具涂層技術(shù)

三軸切削干切采用了兩面刃Tri-AC?刀條，刀條前刀面已涂層胖替，重磨不必涂層研儒。正式生產(chǎn)后，加工模數(shù)11mm左右独令、直徑300mm的齒輪端朵，刀具重磨后主 動輪大約可加工100件，從動輪大約可加工80件燃箭。為提高刀具重磨后加工零件的數(shù)量冲呢，我們與蘇爾壽-美科涂層中心合作，采用氮鋁化鈦涂層招狸，硬質(zhì)合金刀條重 磨后涂層敬拓，表面硬度可達(dá)到HV3100，具有高熱硬性裙戏、耐磨性乘凸，適合三軸切削干切條件厕诡。涂層后，刀具加工主動輪零件的數(shù)量由100件左右提高到300件营勤， 加工從動輪零件的數(shù)量由80件提高到270件倘封，大約是未涂層刀具加工數(shù)量的3倍，且不增加切削成本模鹿。

應(yīng)用效果

1.齒輪精度

檢測結(jié)果顯示帚萧，主動輪周節(jié)累計誤差和齒距極限偏差達(dá)到GB/T10095.1-2001標(biāo)準(zhǔn)5級；從動輪周節(jié)累計誤差和齒距極限偏差達(dá)到4級挚雾。三軸切削齒輪切齒精度與五刀法齒輪相比提高了兩個等級赔膳。

2.嚙合噪聲

測試條件：600HTT數(shù)控錐齒輪檢驗機(jī)，主動輪轉(zhuǎn)速分別為1500r/min和2000r/min钩氓。

圖7 三軸切削和五刀法切削噪聲比較

從圖7的嚙合噪音數(shù)據(jù)對比可知唧谊，我公司采用三軸切削干切的輪減橋齒輪與五刀法加工的齒輪相比，1500r/min情況下的嚙合噪聲下降約7dB脊距。

3.生產(chǎn)效率及成本對比

對動輪三軸切削干切和五刀法濕切加工的生產(chǎn)效率露惑、刀具消耗和電能消耗進(jìn)行對比，如圖8种诫、圖9所示钢老。

圖8 生產(chǎn)效率對比 

圖9 刀具消耗和電能消耗對比

總體分析，三軸切削在人力成本烫饼、物流成本猎塞、刀具成本以及電能消耗等方面綜合成本降低8.81元/件。

結(jié)語

由于數(shù)控技術(shù)的快速發(fā)展杠纵，汽車螺旋錐齒輪三軸切削干切技術(shù)將是未來的發(fā)展趨勢荠耽。三軸切削干切具有零件表面粗糙度高、精度等級高比藻、齒輪嚙合噪聲低铝量、加工效率 高以及清潔無污染等特點，隨著對齒輪材料银亲、熱處理工藝慢叨、刀具及涂層技術(shù)的深入研究，三軸切削干切技術(shù)將會在國內(nèi)的齒輪加工中得到更廣泛的應(yīng)用务蝠。

聲明：本網(wǎng)站所收集的部分公開資料來源于互聯(lián)網(wǎng)拍谐，轉(zhuǎn)載的目的在于傳遞更多信息及用于網(wǎng)絡(luò)分享，并不代表本站贊同其觀點和對其真實性負(fù)責(zé)馏段，也不構(gòu)成任何其他建議轩拨。本站部分作品是由網(wǎng)友自主投稿和發(fā)布、編輯整理上傳，對此類作品本站僅提供交流平臺婚廷，不為其版權(quán)負(fù)責(zé)褪鸳。如果您發(fā)現(xiàn)網(wǎng)站上所用視頻、圖片鹿吴、文字如涉及作品版權(quán)問題，請第一時間告知簿睦，我們將根據(jù)您提供的證明材料確認(rèn)版權(quán)并按國家標(biāo)準(zhǔn)支付稿酬或立即刪除內(nèi)容干策，以保證您的權(quán)益！聯(lián)系電話：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn派暴。