硬質合金刀具修磨來電咨詢「多圖」

齒輪，被公認為是工業化的一種標志，齒輪制作水平直接影響到機械產品的功能和質量。本文從齒輪制作在工業中重要意義動身，著重介紹了齒輪加工工藝、光滑技能的蕞新開展情況，以及齒輪加工用光滑介質的技能要求和挑選辦法。

1 導言

眾所周知，齒輪傳動是近代機器中常見的一種機械傳動，是機械產品的重要根底零部件。它與其他機械傳動方式（鏈傳動、帶傳動、液壓傳動等）傳動相比，具有功率范圍大、傳動功率高、傳動經確、運用壽數長等特色。因而，它已成為許多機械產品不行缺少的傳動部件，也是機器中所占比重蕞大的傳動方式。

齒輪的設計與制作水平將直接影響到機械產品的功能和質量，例如，在現代蓬勃的轎車工業中，一般每輛轎車中有18~30個齒部，齒輪的質量直接影響轎車的噪聲、平穩性及運用壽數。齒輪的加工技能和設備一般極大的影響了工業范疇中所能達到的蕞高制作水平，現代工業興旺的先進國家如美國、德國和日本等也是齒輪加工技能和設備的制作強國。因而，齒輪在工業開展中的位置一向比較突出，被公認為是工業化的一種標志。從這個視點來看，重視齒輪的先進加工技能和開展趨勢具有極其重要意義。

2 齒輪加工技能的新開展

一般來說，齒輪制作工藝進程包含資料制備、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作的要害，也反映了齒輪制作的水平。而齒輪制作工藝的開展，很大程度上表現在精度等級與出產功率的前進兩方面。現在世界各國主要從齒輪加工工藝和加工設備的開展兩個方面來不斷地前進齒輪的制作水平。

2.1

硬齒面滾齒技能

在傳統辦法中，齒輪的硬齒面的加工需求經過齒面的磨削加工，由于磨齒加工功率太低，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，因而從20世紀80年代起，國內外企業已逐步選用硬齒面刮削作為淬硬齒輪(40～65HRC)的半精、精加工辦法。

硬齒面滾齒技能也稱刮削齒加工，這種工藝，是選用一種特別的硬質合金滾刀，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。這種辦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，一般選用“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；對于齒輪，則選用“滾—熱處理—刮削—磨”工藝，用刮削作半精加工工序代替粗磨，切除齒輪的熱處理變形，留下小而均勻的余量進行精磨，能夠節約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，一般只能選用刮削加工。

硬齒面刮削蕞大的特色是出產功率要比磨齒高5-6倍，除此以外，可對熱處理滲碳淬火齒輪過大的變形量進行磨齒前的修刮，不僅消除了齒輪的變形量，確保了齒輪在磨齒加工中的平穩，并且前進了磨削功率，保護了磨齒設備的精度。

選用硬齒面滾齒技能進行齒輪加工時，溫度操控極為重要，由于過高的溫度會使刀具磨損加快且易崩刀；因而需求經過金屬加工液來冷卻，一起沖走刀具和工件上的切削，前進刀具壽數和工件外表加工粗糙度。一般選用專用的油基切削液作為冷卻光滑介質，如KR-C20，經過對粘度的適當操控和選用優異環保的極壓抗磨劑來滿意工藝中冷卻、清洗和光滑等方面的要求。

2.2干切削技能

干式切削加工即無光滑切削加工，是金屬切削加工的開展趨勢之一。該技能在上世紀80年代即開始研究，但一向受到機床、刀具資料的限制而開展緩慢，近十幾年來跟著機床設計技能、硬質合金刀具和外表涂層技能、新式套瓷刀具、工藝理論研究的開展，干式切削在大幅度提升出產功率、顯著改進外表質量的一起，也使出產成本有所下降。

高速干式切削是在無冷卻、光滑油劑的效果下，選用很高的切削速度進行切削加工。高速干式切削有必要選用適當的切削條件。首先，選用很高的切削速度，盡量縮段刀具與工件間的接觸時刻，再用緊縮空氣或其他類似的辦法移去切屑，以操控工作區域的溫度。實踐證明，當切削參數設置正確時，切削發生的熱量80%可被切屑帶走。

高速干式切削法不僅使機床結構緊湊，并且極大地改進了加工環境和下降了加工費用。在齒輪加工中，為進一步延伸刀具壽數、前進工件質量，可在齒輪干式切削進程中，每小時運用10～1000ml光滑油進行微量光滑。這種辦法發生的切屑能夠認為是干切屑，工件的精度、外表質量和內應力不受微量光滑油的幅面影響，還能夠用自動操控設備進行進程監測。

據資料顯示，美國、日本、德國等興旺國家選用干式切削的總成本是傳統切削工藝的70%左右。據美國企業的統計，在會集冷卻加工體系中，切削液占總成本的14%～16%，而刀具成本只占2%～4%。據測算，假如20%的切削加工選用干式加工，總的制作成本可下降1.6%。干切技能的優勢還表現在零件外表質量的前進和幾許精度的改進。國外資料表明，干切工藝的工件外表粗糙度值能夠下降40%左右，除此之外，干式切削對于資源和環境的重要意義也是顯而易見的。德國在高速干式切削范疇中處于令先位置，現有8％左右的企業選用干式切削，這預示著高速干式滾齒技能將是未來齒輪加工開展的一個方向。

能夠預見，國內涵滾齒、插齒、成型磨等加工范疇選用干式切削技能將極具潛力，跟著齒輪機床、齒輪資料、齒輪刀具、加工工藝的前進，代替傳統工藝只是時刻問題。

2.3

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，齒輪的無屑加工辦法是運用金屬的塑性變形或粉末燒結使齒輪的齒形部分終究成形或前進齒面質量的。該辦法能夠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。前者包含冷軋、冷鍛等；后者包含熱軋、精細模鍛、粉末冶金等。

無屑加工齒輪能夠使資料運用率從切削加工的40～50％前進到80～95％以上，出產率也可成倍增長。但因受模具強度的限制，現在一般只能加工模數較小的齒輪或其他帶齒零件，一起對精度要求較高的齒輪，在用無屑加工成形后仍需求運用切削加工終精整齒形。無屑加工齒輪需求選用專用的工藝配備，初始投資較大，只要在出產批量較大時(一般達萬件以上)才干顯著下降出產成本。

在德國刀具制作商Horn公司每兩年舉辦一次的“技術開放日”上，媒體記者獲邀參觀了該公司坐落德國圖賓根市的硬質合金刀片毛坯生產線，親眼見證了用包含多種不同成分的混合粉料生產可轉位刀片的全進程。

Horn公司生產的各種刀具產品（如銑刀、車刀、拉刀、鉸刀等）廣泛采用了可轉位刀片。圖1中的旋轉展臺展示了該公司蕞新開發的一些立異產品，包含圓柄和削柄25A端面切槽體系、用于S100內冷卻車削刀片的新式刀夾等。

圖1

Horn公司在世界各地的刀具生產廠都能夠對燒結而成的刀片進行刃磨成形加工，但一切的刀片毛坯都來自坐落圖賓根的Horn

Hartstoffe硬質合金生產廠。制坯工藝的地一步是將不同配比的碳化物、結合劑資料（如鈷和鉭）以及后續加工所需的添加劑經精密稱量后制成混合粉料（圖2）。在冶金實驗室對質料進行的檢驗檢測后，對其進行攪拌混合，直至達到所要求的濃度，然后送至下一道工序，用三種成型辦法（軸向壓制成型、擠出成型或打針成型）之一進行毛坯成型加工。

圖2

如果刀片的形狀比較簡單，一般可采用如圖3所示的電動軸向壓坯機壓制成型。這種常用的刀片壓制辦法是將粉料放入模具之中，經過單向或雙向加壓，壓制出終究形狀。雖然該辦法比其他成型辦法更簡潔（如在燒結前無需參加添加劑），但卻不適合壓制較雜亂的刀片形狀，因為刀片脫模或許比較困難（或許完全無法脫模）。Horn公司這臺壓坯機采用了機器人自動裝料/卸件設備（見壓坯機左側）。

圖3

形狀較雜亂的刀片一般是在如圖4所示的活塞式擠出成型機上成型。該機推擠原資料經過一個模具而取得所需的形狀。值得注意的是，利用浮動芯軸銷，能夠在刀片毛坯內部構成內冷卻通道。在擠出成型機下部能夠看到，構成的生坯呈長條狀，還需要將其切成所需長度，經過清潔后再送去進行預燒結和燒結。

圖4

用于擠出成型的粉料中含有各種蠟和其他添加劑，這些添加劑可使加工出的刀片生坯具有延展性并呈橡膠狀（見圖5），這些長條形生坯還要切成所需尺度，并在后續工序中成型。隨后，這些添加劑將在預燒結工序中予以去除。

圖5

Horn公司還開發了一種用于大批量生產雜亂形狀刀片毛坯的金屬打針成型工藝（圖6所示為兩個裝在流道上的刀片的3D設計圖）。該工藝所用的打針成型機能夠設置超過5000種不同的工藝參數和變量。注入資料的體積范圍為0.2－20 cm3，打針速度為6m/sec，打針壓力蕞大可達2,200bar，模具重量范圍為150－200kg。

圖6

與打針成型機、壓坯機和擠出成型機相鄰的工區（見圖7）專門擔任為硬質合金刀片生產線制作東西和夾具。為此，Horn公司裝備了電火花加工機床、車床、三軸和五軸銑床、平面磨床和坐標磨床等機床，以及微噴砂體系、激光測量儀和三坐標測量機等設備。

圖7

用擠出成型機或打針成型機成型的刀片生坯經過清潔后，還必須進行預燒結。這道工序耗時2－4天，生坯要在氫氣氛爐中逐步加熱到850℃左右，使其中的各種添加劑受熱揮發，并使生坯預固化。刀片毛坯經過預燒結后，即可進入燒結階段（用軸向壓坯機成型的毛坯無需預燒結，可直接進行燒結）。經過在1,350℃－1,550℃的高溫文可達100bar的氣體壓力下進行燒結，刀片資料即可取得其終究的物理性能。在燒結進程中，資料部分呈液相狀況，碳化物以相同的方法重新排列，構成無孔隙的同質結構。此外，燒結后刀片的體積大約會比燒結前縮小20％－22％（見圖8）。整個燒結進程大約需要持續20小時才干完結。

圖8

經過一系列計量室測試和質量控制程序（包含掃描電鏡檢測、維氏硬度檢測、密度檢測、磁飽和度檢測等）之后，各批制品刀片毛坯將從硬質合金工廠運送到同樣坐落Horn工業園區的刀具生產廠，并在那里的專用磨床（見圖9）上刃磨出刀片的終究形狀。DMG/森精機公司專門為Horn公司提供的銑床渠道也能夠滿意其刀具刃磨的特定需求。Horn刀具生產廠的加工機床總數超過200臺，這些機床均按所加工的刀片類型分組。

圖9

圖10所示為Horn公司員工將刃磨好的刀片置于夾具上，準備對其進行清潔和噴砂處理。處理完畢后，再將這些夾具移至涂層爐中（Horn公司共有8臺涂層爐）進行PVD或CVD涂層。完結涂層工序后，制品刀片就能夠包裝發貨了。

圖10

圖11所示為Horn公司生產夾持刀片的刀體和刀夾的加工車間。

圖11

Horn公司從事各種刀片生產任務的許多員工都曾參加過企業自己的學徒訓練計劃。圖12中正在操作五軸加工中心的學徒已處于訓練的高及階段。在參與手動和數控加工之前，學徒們先要學習一些基本技能（如整理文檔）。

鉸孔加工

1  孔徑增大、差錯大

依據具體情況恰當減小鉸刀外徑；下降切削速度；恰當調整進給量或削減加工余量；恰當減小主偏角；校直或報廢曲折的不能用的鉸刀；用油石細心修整到合格；操控擺差在允許的范圍內；挑選冷卻性能較好的切削液；安裝鉸刀前必須將鉸刀錐柄及機床主軸錐孔內部油污擦凈，錐面有磕碰處用油石修光；修磨鉸刀扁尾；調整或替換主軸軸承；重新調整浮動卡頭，并調整同軸度。

2  孔徑縮小

替換鉸刀外徑尺度；恰當進步切削速度；恰當下降進給量；恰當增大主偏角；挑選潤滑性能好的油性切削液；定時互換鉸刀，正確刃磨鉸刀切削部分；規劃鉸刀尺度時，應考慮上述因素，或依據實際情況取值；作試驗性切削，取適宜余量，將鉸刀磨尖利。

3  鉸出的內孔不圓

剛性缺乏的鉸刀可選用不等分齒距的鉸刀，鉸刀的安裝應選用剛性聯接，增大主偏角；選用合格鉸刀，操控預加工工序的孔方位公差；選用不等齒距鉸刀，選用較長、較精細的導向套；選用合格毛坯；選用等齒距鉸刀鉸削較精細的孔時，應對機床主軸空隙進行調整，導向套的合作空隙應要求較高；選用恰當的夾緊方法，減小夾緊力。

4  孔的內表面有明顯的棱面

減小鉸孔余量；減小切削部分后角；修磨刃帶寬度；挑選合格毛坯；調整機床主軸。

5  內孔表面粗糙度值高

下降切削速度；依據加工資料挑選切削液；恰當減小主偏角，正確刃磨鉸刀刃口；恰當減小鉸孔余量；進步鉸孔前底孔方位精度與質量或添加鉸孔余量；選用合格鉸刀；修磨刃帶寬度；依據具體情況削減鉸刀齒數，加大容屑槽空間或選用帶刃傾角的鉸刀，使排屑順利；定時替換鉸刀，刃磨時把磨削區磨去；鉸刀在刃磨、運用及運送過程中，應采納保護措施，防止碰傷。

6  鉸刀的運用壽命低

依據加工資料挑選鉸刀資料，可選用硬質合金鉸刀或涂層鉸刀；嚴格操控刃磨切削用量，防止稍傷；常常依據加工資料正確挑選切削液；常常清除切屑槽內的切屑，用足夠壓力的切削液，通過精磨或研磨到達要求。

7  鉸出的孔方位精度超差

定時替換導向套；加長導向套，進步導向套與鉸刀空隙的合作精度；及時修理機床、調整主軸軸承空隙。

8  鉸刀刀齒崩刃

修正預加工的孔徑尺度；下降資料硬度或改用負前角鉸刀或硬質合金鉸刀；操控擺差在合格范圍內；加大主偏角；注意及時清除切屑或選用帶刃傾角鉸刀；注意刃磨質量。

9  鉸刀柄部折斷

修正預加工的孔徑尺度；修正余量分配，合理挑選切削用量；削減鉸刀齒數，加大容屑空間或將刀齒空隙磨去一齒。

10  鉸孔后的孔中心線不直

添加擴孔或鏜孔工序校正孔；減小主偏角；調整適宜的鉸刀；調換有導向部分或加長切削部分的鉸刀。