PCD刀具加工有色金屬是大規(guī)模工業(yè)生產(chǎn)的，不同的鋁合金其加工效果也不盡相同。PCD刀具一般采用鋒利切削刃，在刀具使用初期出現(xiàn)表面質(zhì)量差的現(xiàn)象，隨著刀具使用時(shí)間的增加，其加工質(zhì)量越來越好，這是由于PCD刀具在切削過程中鋒利刃口的逐漸鈍化所致。在切削加工中，刃口鈍化是影響刀具性能和壽命的重要因素。刀具經(jīng)刃磨后刃口會(huì)存在毛刺和微缺口，這種微缺口會(huì)影響刀具壽命和加工工件表面質(zhì)量。刃口鈍化能有效去除小的毛刺和微缺口，得到光滑均勻的切削刃，從而提高工件表面質(zhì)量。刃口光滑性的提高能有效預(yù)防積屑瘤的產(chǎn)生。鈍化能夠提高和改善刀具的抗拉強(qiáng)度和刃口韌性，增加刀具強(qiáng)度，從而提高刀具壽命，減小因峰刃缺陷而引起的初期不穩(wěn)定磨損。刀具在涂層之前需經(jīng)過鈍化處理，提高刀具表面光潔度，從而使涂層牢固。

圖1 刀具鈍化實(shí)驗(yàn)裝置

　　目前關(guān)于鈍化的研究主要針對(duì)硬質(zhì)合金，而對(duì)于PCD刀具鈍化的研究較少。本文探索一種PCD刀具的鈍化方法及其對(duì)鋁合金加工表面粗糙度的影響。通過國(guó)產(chǎn)小型鈍化機(jī)對(duì)PCD刀片進(jìn)行鈍化，并研究了鈍化加工參數(shù)對(duì)鈍化后刃口的影響，為選擇合理的鈍化加工參數(shù)提供參考。通過單因素試驗(yàn)探究了鈍化對(duì)表面粗糙度的影響，研究分析了不同切削參數(shù)下鈍化刀具對(duì)車削1060鋁合金表面粗糙的影響規(guī)律。

刃口鈍化試驗(yàn)研究

　　如圖1所示，本試驗(yàn)鈍化設(shè)備為2MQ6712D小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口鈍化機(jī)，用含金剛石磨料的盤刷對(duì)PCD刀具進(jìn)行鈍化。采用特殊的裝夾方式進(jìn)行鈍化，可以使鈍化后的刃口成倒圓形。鈍化后的刀片垂直于切削刃磨一個(gè)端面，從圖中可以看出鈍化后的刃口呈倒圓形（見圖2）。

圖2 鈍化后切削刃的剖面圖

　　小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口鈍化機(jī)主要利用刀具與磨料刷的相對(duì)運(yùn)動(dòng)形成磨損，從而達(dá)到鈍化的目的。磨料刷對(duì)切削刃的磨損形式主要為磨料磨損，去除過程中切削刃的加工質(zhì)量和加工效率取決于尼龍絲對(duì)切削刃的碰撞作用。隨著轉(zhuǎn)速的提高和磨料顆粒的增大，磨料顆粒的動(dòng)能增大，碰撞過程越劇烈。但過大的轉(zhuǎn)速和磨料顆粒在鈍化過程中會(huì)導(dǎo)致切削刃崩刃或者崩塊，降低了切削刃的表面質(zhì)量。通過試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，選擇合適的轉(zhuǎn)速和磨料顆粒在保證加工效率的同時(shí)有利于提高切削刃的鈍化質(zhì)量。因此本試驗(yàn)選用絲徑4mm含800目金剛石磨料的磨料刷，轉(zhuǎn)速800r/min，切削刃和磨料刷接觸長(zhǎng)度為2mm，在該條件下能夠得到較好表面質(zhì)量的切削刃。圖2為切削刃鈍化后的微觀形貌，從圖中可以看出選擇上述鈍化加工參數(shù)得到的鈍化后的刃口很光滑均勻，隨著鈍化時(shí)間的改變可以得到不同大小的鈍化半徑。

　　通過圖2和圖3可以看出，利用國(guó)產(chǎn)小型可轉(zhuǎn)位刀片刃口鈍化機(jī)，采用特殊的裝夾方式并選用合理的鈍化加工參數(shù)對(duì)PCD刀片進(jìn)行鈍化，可以得到光滑均勻的倒圓刃。

圖3 鈍化后的切削刃的形貌

單因素切削試驗(yàn)

　　在相同的切削條件下，采用相同切削參數(shù)對(duì)比鈍化與未鈍化的PCD刀具車削1060鋁合金材料對(duì)表面粗糙度的影響規(guī)律。為了進(jìn)一步研究切削深度對(duì)鈍化刀具所形成表面粗糙度的影響，選用較小切削深度參數(shù)分析切削深度對(duì)表面粗糙度的影響。

1.試驗(yàn)條件

　　機(jī)床參數(shù)：SK50P/750型數(shù)控車床；工件材料：1060鋁合金，工件尺寸Φ70mm×250mm圓棒；刀桿型號(hào)：SDJCR2525M11；刀片參數(shù)：PCD刀片型號(hào)DCMW11T304，粒度約10μm。測(cè)量?jī)x器：車削后工件的表面粗糙度的測(cè)量采用觸針式表面粗糙度儀（時(shí)代TR200），取樣長(zhǎng)度2.5mm，取樣數(shù)量5，在不同位置取5次樣計(jì)算平均值。PCD刀具的主要幾何參數(shù)如表1所示。

表1 PCD車刀的主要幾何參數(shù)

2.試驗(yàn)方案

　　采用鈍化和未鈍化兩種PCD車刀車削工件外圓，選取的刀具鈍化值約為18μm。冷卻方式為乳化液冷卻，切削參數(shù)及測(cè)量結(jié)果如表2和表3所示，鈍化和未鈍化刀具均采用此組參數(shù)。

試驗(yàn)結(jié)果分析

1.不同切削參數(shù)下PCD刀具鈍化對(duì)表面粗糙度的影響分析

表2 切削參數(shù)及實(shí)驗(yàn)結(jié)果

　　根據(jù)表2中所得的試驗(yàn)結(jié)果繪制各參數(shù)對(duì)表面粗糙度影響圖，圖4為鈍化和未鈍化兩種刀具切削速度對(duì)表面粗糙度的影響，可見，鈍化刀具加工工件表面粗糙度總體低于未鈍化刀具。鈍化和未鈍化刀具加工工件表面粗糙度都隨切削速度的增大而增大，但增大幅度很小。

圖4 鈍化和未鈍化刀具切削速度對(duì)表面粗糙度的影響

　　圖5為鈍化和未鈍化兩種刀具進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響。從圖中可以看出，鈍化和未鈍化刀具隨著進(jìn)給量的增加表面粗糙度呈增大趨勢(shì)，且增大的幅度較大。在進(jìn)給量較小時(shí)，鈍化和未鈍化刀具車削所形成表面粗糙度區(qū)別不大；隨著進(jìn)給量的增大，鈍化對(duì)表面粗糙度的影響越來越明顯，在進(jìn)給較大時(shí)鈍化刀具車削所形成表面粗糙度明顯小于未鈍化刀具。

圖5 鈍化和未鈍化兩種刀具進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響

　　圖6為鈍化和未鈍化兩種刀具切削深度對(duì)表面粗糙度的影響。從圖中可以看出，鈍化刀具加工工件表面粗糙度總體低于未鈍化刀具。在0.1-06mm切削深度范圍內(nèi)，切削深度對(duì)表面粗糙度影響不大。

圖6 鈍化和未鈍化兩種刀具切削深度對(duì)表面粗糙度的影響

　　由上述分析可知，PCD刀具車削1060鋁合金時(shí)進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響，速度和切削深度對(duì)表面粗糙度的影響較小。在不同切削參數(shù)下鈍化后的刀具所形成表面粗糙度低于未鈍化刀具，隨著進(jìn)給量的增大鈍化對(duì)表面粗糙度的影響越來越大。這是由于鈍化后的刀具在刃口處形成了一個(gè)光滑均勻的倒圓刃，消除了刃磨后的微缺口，同時(shí)由于鈍化半徑的存在對(duì)已加工表面起擠壓修光作用，因此鈍化后的刀具車削所形成的工件表面質(zhì)量更高。

2.鈍化刀具在小切削深度時(shí)對(duì)表面粗糙度的影響

　　通過分析可知，在所選的切削深度范圍內(nèi)，切削深度對(duì)表面粗糙度基本沒有影響。為了進(jìn)一步研究切削深度對(duì)鈍化刀具車削形成的表面粗糙度的影響規(guī)律，采用小切削深度，研究鈍化對(duì)車削所形成的表面粗糙度的影響。測(cè)量結(jié)果見表3。

表3 小切削深度參數(shù)對(duì)表面粗糙度的影響

　　根據(jù)表3中實(shí)驗(yàn)結(jié)果繪制切削深度對(duì)表面粗糙度影響規(guī)律如圖7所示。從圖中可以看出，在切削深度為20μm時(shí)，鈍化刀具所形成表面粗糙度比同一條件下其他切削深度所形成的表面粗糙度低，未鈍化刀具沒有此現(xiàn)象?？梢姡?dāng)切削深度約為20μm時(shí)，鈍化半徑對(duì)表面粗糙度的影響比較明顯。

圖7 小切削深度對(duì)表面粗糙度的影響

小結(jié)

（1）采用特殊的裝夾方式，在合理的加工參數(shù)下通過國(guó)產(chǎn)小型鈍化機(jī)作鈍化處理后，可以得到光滑均勻的正倒圓切削刃。

（2）PCD刀具車削1060鋁合金時(shí)，進(jìn)給量對(duì)表面粗糙度的影響，切削速度和切削深度對(duì)表面粗糙度的影響較小。在相同切削條件下，使用相同切削參數(shù)鈍化刀具車削1060鋁合金所獲得的表面粗糙度低于未鈍化刀具。隨著進(jìn)給量的增大，鈍化對(duì)表面粗糙度的影響越來越大，在進(jìn)給量較大時(shí)鈍化刀具車削所形成表面粗糙度明顯小于未鈍化刀具。刀具經(jīng)鈍化后消除了刃口毛刺和微刃口，同時(shí)在刃口處形成一個(gè)倒圓形刃口半徑。刃口半徑的存在對(duì)工件已加工表面起到了擠壓修光作用，提高了工件表面質(zhì)量。

（3）鈍化刀具在切削深度為20μm時(shí)加工獲得的表面粗糙度低于其他切削深度，鈍化對(duì)表面粗糙度的影響比較明顯。

車刀的刃磨與裝夾

車刀裝置狀況的好壞直接影響到被加工零件的尺度精度和外表粗糙度，假如我們不留意車刀的正確裝置，就會(huì)降低切削效果，乃至損壞刀具和工件。

1.車刀裝夾的基本要求

　?。?）車刀不能伸出刀架太長(zhǎng)，在滿意車削的狀況下，盡可能伸出短些。因?yàn)檐嚨渡斐鲞^常，刀桿剛性相對(duì)削弱，簡(jiǎn)單發(fā)生振蕩，使車出的工件外表光潔度差。一般車刀伸出的長(zhǎng)度不超越刀桿厚度的2倍。切槽刀車刀伸出的長(zhǎng)度比槽深多2～3mm。 堵截刀車刀伸出的長(zhǎng)度比工件壁厚多2～3mm。 　

?。?）車刀刀尖應(yīng)對(duì)準(zhǔn)工件的中心。車刀裝置得過高或過低都會(huì)引起車刀視點(diǎn)的變化而影響正常切削。

　?。?）車刀刀桿應(yīng)與車床主軸軸線垂直 。

　?。?）裝車刀用的墊片要平整，盡可能地用厚墊片以削減片數(shù)，一般只用2～3片。如墊刀片的片數(shù)太多或不平整，會(huì)使車刀發(fā)生振蕩，影響切削。各墊片應(yīng)墊在在刀桿正下方，前端與刀座邊際齊。

　?。?）裝上車刀后，要緊固刀架螺釘，一般要緊固兩個(gè)螺釘。緊固時(shí)，應(yīng)運(yùn)用專用扳手輪換逐一擰緊。不必加力桿，避免使螺釘受力過大而損害。

　　為進(jìn)步車削作業(yè)效率，刃磨車刀時(shí)充分考慮刀具各刃的綜合應(yīng)用，車刀裝置在刀架上，在不滾動(dòng)或少滾動(dòng)刀架的狀況下完結(jié)盡量多的作業(yè)。下面介紹幾種批量生產(chǎn)時(shí)車刀的裝夾方法。

2. 車刀的裝夾方法

　　（1）如圖1所示，工件需求車外圓、車端面、倒角，假如只用一把車刀需求滾動(dòng)刀架。

　　若把車刀前面磨成如圖2所示，在不滾動(dòng)刀架的狀況下就能夠完結(jié)車外圓、車端面、倒角作業(yè)。

　?。?）如圖3所示，工件需鉆孔、孔口倒角。一般狀況下需求麻花鉆、外圓車刀、孔口倒角用車刀、450偏刀（或?qū)⑼鈭A車刀偏轉(zhuǎn)車端面）

　　若將車刀前面磨成如圖4，車端面時(shí)，從工件外圓車至工件中心，在工件中心處縱向移動(dòng)2.7mm，然后中滑板退刀進(jìn)行孔口倒角至要求，然后削減刀具裝夾，削減作業(yè)程序，進(jìn)步效率。

　　（3）如圖5所示，軸上切槽、槽的兩端倒角。一般狀況下需求切槽刀，而且需求偏轉(zhuǎn)刀架倒角，而左端的倒角很簡(jiǎn)單碰到卡盤，極不安全。若將切槽刀左右刃別離刃磨來契合倒角要求（如圖6的車刀前面圖），不需求偏轉(zhuǎn)刀架即可完結(jié)切槽、倒角的作業(yè)。

　?。?）如圖7所示，工件需求車外圓、車端面、切槽、倒角、倒圓。將車刀前面刃磨成如圖8所示，不滾動(dòng)刀架的狀況下一次完結(jié)一切操作。AD刃車外圓，AB刃起修光效果。AB刃切端面挨近中心時(shí)DE刃倒圓。AB刃切槽時(shí)，BC刃倒角。

　?。?）如圖9所示，對(duì)管材孔口倒角和端面倒角?？蓪④嚨肚懊嫒心コ扇鐖D10所示。車刀裝在刀架上，調(diào)理固定好中滑板方位。經(jīng)過小滑板調(diào)理軸向倒角的巨細(xì)。能夠只動(dòng)小滑板完結(jié)孔口倒角和端面倒角。

　?。?）如圖11所示的導(dǎo)管。

　　按照如圖12所示下料。備料時(shí)兩切槽刀裝夾于刀架上。右端切槽刀用于切端面、定位。左端切槽刀用于堵截。兩刀刃切削距離28mm，然后確保中滑板進(jìn)刀一次完結(jié)下料作業(yè)。

　?。?）在普車上下料：將鋸片式銑刀裝在刀桿上，裝夾于自定心卡盤上。如圖13所示，將夾具裝夾于刀架上，上孔穿工件并用內(nèi)六角螺母鎖緊，下孔穿限位資料并用內(nèi)六角螺母鎖緊（以便快速確定資料尺度）。中滑板進(jìn)刀即可完結(jié)下料作業(yè)，然后將車床改為簡(jiǎn)易銑床用。

3.刃磨留意事項(xiàng)

　　批量生產(chǎn)機(jī)遇夾車刀不一定滿意車削要求，一般要根據(jù)圖樣要求自己刃磨車刀，刃磨時(shí)應(yīng)留意以下幾方面：

　?。?）砂輪的挑選：氧化鋁砂輪（白色）適用于刃磨高速鋼車刀和硬質(zhì)合金車刀的刀桿部分。（綠色）碳化硅砂輪適用于刃磨硬質(zhì)合金車刀刀頭。粗磨時(shí)挑選較粗的磨粒能夠進(jìn)步生產(chǎn)率。精磨時(shí)挑選較細(xì)的磨粒能夠減小外表粗糙度。

　?。?）砂輪的修整：刃磨前用砂輪刀、砂條或金剛筆對(duì)砂輪外表進(jìn)行修整，在修整時(shí)稍加壓力并來回移動(dòng)。

　?。?）車刀高低有必要控制在砂輪水平中心。刀尖上翹約3°～8°，車刀觸摸砂輪應(yīng)作左右方向水平移動(dòng)。當(dāng)車刀脫離砂輪時(shí),刀尖需向上抬起,以防磨好的刀刃被砂輪碰傷。磨主后邊時(shí),刀桿尾部向左偏過一個(gè)主偏角的視點(diǎn),磨副后角時(shí),刀桿尾部向右偏過一個(gè)副偏角的視點(diǎn)。修磨刀尖圓弧時(shí)，通常以左手握車刀前端為支點(diǎn)，用右手滾動(dòng)車刀尾部。

　?。?）刃磨車刀時(shí)，雙手握車刀，輕靠砂輪旋轉(zhuǎn)外表，并作水平方向的左右緩慢移動(dòng)，避免砂輪外表呈現(xiàn)凹坑，直至刃磨視點(diǎn)完結(jié)。

　?。?）刃磨硬質(zhì)合金車刀時(shí),不可把刀頭部分放入水中冷卻,以防刀片突然冷卻而碎裂。 刃磨高速鋼車刀有必要隨時(shí)沾水冷卻，以防退火。

　　（6）粗磨:磨主后邊，一起磨出主偏角及主后角；磨副后邊, 一起磨出副偏角及副后角；磨前面,一起磨出前角及刃傾角。

　?。?）精磨：修磨前面、修磨主后邊和副后邊、修磨刀尖圓弧。

　?。?）研磨：經(jīng)過刃磨的車刀，其切削刃有時(shí)不行平滑，這時(shí)用油石加少量機(jī)油對(duì)切削刃進(jìn)行研磨，能夠進(jìn)步刀具耐用度和工件外表的加工質(zhì)量。研磨時(shí)將油石與刀面貼平，然后將油石沿刀面上下或左右移動(dòng)。研磨時(shí)要求動(dòng)作平穩(wěn)，用力均勻，不能破壞刃磨好的刃口。

　　（9）經(jīng)過目測(cè)法、樣板法、視點(diǎn)測(cè)量?jī)x查看刀具是否契合要求，也能夠進(jìn)行試車查看。批量生產(chǎn)時(shí)將車刀刃磨成契合圖樣車削要求，在不滾動(dòng)刀架或少滾動(dòng)刀架的狀況下完結(jié)盡量多的作業(yè)能蕞大極限的進(jìn)步加工效率。但對(duì)操作者要求較高，需求在作業(yè)中不斷加以總結(jié)進(jìn)步。

齒輪制造工藝

1 齒輪資料的選取

齒輪資料的挑選是至關(guān)重要的環(huán)節(jié)，現(xiàn)在在通用普遍的齒輪才有以下幾種：

1.1 鋼

鋼的性質(zhì)耐沖擊、耐性好，外表經(jīng)過特定的熱處理后大大提升其的硬度，為適用制作齒輪的資料。

1.2 鍛鋼

合金鋼依據(jù)所含金屬的成分及功能，可分別使資料的耐性、耐沖擊、耐磨及抗膠合的功能等取得進(jìn)步，也可經(jīng)過熱處理或化學(xué)熱處理改善資料的力學(xué)功能及進(jìn)步齒面的硬度。所以對(duì)于既是高速、重載又要求尺度小、質(zhì)量小的航空用齒輪，就都用功能優(yōu)良的合金鋼來制作。

1.3 鑄鐵

鑄鋼耐磨性比較好，故用于大型的齒輪。

1.4 非金屬

非金屬資料能夠大大地降低齒輪傳動(dòng)進(jìn)程中的噪音，但缺點(diǎn)也比較明顯，耐磨性較差，只適用于部分傳動(dòng)齒輪。

2 機(jī)械加工工藝

2.1 粗 / 精車

車削加工的本質(zhì)就是依照零件圖紙的尺度要求，在確保尺度質(zhì)量合格的情況下，確保切切削性、穩(wěn)定性、安全性。在進(jìn)行精車加工的進(jìn)程中，咱們有必要了解留意以下幾點(diǎn)：刀具的選取、切削途徑及參數(shù)的設(shè)定、產(chǎn)品質(zhì)量。

2.2 滾齒

滾切齒輪屬于展成法，可將看作無嚙合間 隙的齒輪與齒條傳動(dòng)。當(dāng)滾齒旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，相當(dāng)于齒條在法向移動(dòng)一個(gè)刀齒，滾刀的接連傳動(dòng)，猶如一根無限長(zhǎng)的齒條在接連移動(dòng)。當(dāng)滾刀與滾齒坯間嚴(yán)格依照齒輪于齒條的傳動(dòng)比強(qiáng)制嚙合傳動(dòng)時(shí)，滾刀刀齒在一系列方位上的包絡(luò)線就形成了工件的漸開線齒形。隨著滾刀的筆直進(jìn)給，即可滾切出所需的漸開線齒廓。

2.3 熱處理

熱處理是指資料在固態(tài)下，經(jīng)過加熱、保溫文冷卻的手段，以取得預(yù)期安排和功能的一種金屬熱加工工藝。

2.4 磨齒

利用磨齒機(jī)對(duì)齒輪的輪齒進(jìn)行磨削加工的進(jìn)程叫做磨齒。分為圓柱形齒輪的內(nèi)齒磨削和外齒磨削;圓柱斜齒輪的內(nèi)齒磨削和外齒磨削，以及傘齒輪的磨削。 磨齒機(jī)，是一種齒輪精加工用的金屬切削機(jī)床。用砂輪作為刀具來磨削現(xiàn)已加工出的齒輪齒面，用以進(jìn)步齒輪精度和外表光潔度，這種加工辦法稱為“磨齒”。適用于精加工淬火后硬度較高的鋼料齒輪。是一種齒輪精加工用的金屬切削機(jī)床。用砂輪作為刀具來磨削現(xiàn)已加工出的齒輪齒面，用以進(jìn)步齒輪精度和外表光潔度，這種加工辦法稱為“磨齒”。適用于精加工淬火后硬度較高的鋼料齒輪。

2.5 磨錐面/磨內(nèi)孔

經(jīng)過磨床進(jìn)行外表或內(nèi)孔進(jìn)行加工，也包括珩磨機(jī)、超精加工機(jī)床、砂帶磨床、研磨機(jī)和拋光機(jī)等設(shè)備。

2.6 安裝

安裝是一個(gè)漢語詞語，指將零件按規(guī)則的技能要求組裝起來，并經(jīng)過調(diào)試、查驗(yàn)使之成為合格產(chǎn)品的進(jìn)程，安裝始于安裝圖紙的規(guī)劃。.產(chǎn)品都是由若干個(gè)零件和部件組成的。依照規(guī)則的技能要求，將若干個(gè)零件接組成部件或?qū)⑷舾蓚€(gè)零件和部件接組成產(chǎn)品的勞動(dòng)進(jìn)程，稱為安裝。前者稱為部件安裝，后者稱為總安裝

3 工藝挑選

3.1 資料挑選

3.1.1 輕載、低速或中速、沖擊力小、精度較低的一般齒輪

選用中碳鋼,如Q235、Q275、40、45、50、50Mn等鋼制作,常用正火或調(diào)質(zhì)等熱處理制成軟齒面齒輪，正火硬度HBS160～200，一般調(diào)質(zhì)硬度HBS200～280。因硬度適中,精切齒廓可在熱處理后 進(jìn)行,工藝簡(jiǎn)單,成本低。齒面硬度不高則易于磨合,但承載才能也不高。這種齒輪主要用于規(guī)范系列減速箱齒輪、冶金機(jī)械、中載機(jī)械和機(jī)床中的一些次要齒輪。

3.1.2 中載、中速、接受必定沖擊載荷、運(yùn)動(dòng)較為平穩(wěn)的齒

選用中碳鋼或合金調(diào)質(zhì)鋼,如45、50Mn、40Cr、42SiMn等鋼,也可選用55Tid、60Tid等低淬透性鋼。其終究熱處理選用高頻或中頻淬火及低溫回火,制成硬齒面齒輪,可達(dá)齒面硬度HRC50～55,齒輪心部堅(jiān)持正火或調(diào)質(zhì)狀況,具有較好的耐性。因?yàn)楦袘?yīng)加熱外表淬火的齒輪變形小,若精度要求不高(如7級(jí)以下),可不用再磨齒。機(jī)床中絕大多數(shù)齒輪就是這種類型的齒輪。對(duì)外表硬化的齒輪,應(yīng)留意控制硬化層深度及硬化層沿齒廓的合理散布。

3.1.3 重載、高速或中速,且受較大沖擊載荷的齒輪

選用低碳合金滲碳鋼或碳氮共滲鋼,如20Cr、20CrMnTi、20CrNi3、18Cr2Ni4WA、40Cr、30CrMnTi等鋼。其熱處理選用滲碳、淬火、低溫回火,齒輪外表取得HRC58～63的高硬度,因淬透性較高,齒輪心部有較高的強(qiáng)度和耐性。這種齒輪的外表耐磨性、抗皮勞強(qiáng)度和齒根的抗彎強(qiáng)度及心部抗沖擊才能都比外表淬火的齒輪高,,精度要求較高時(shí),終一般要安排磨削。它適用于工作條件較為惡劣的轎車、拖拉機(jī)的變速箱和后橋齒輪。碳氮共滲與滲碳相比,熱處理變形小,生產(chǎn)周期短,力學(xué)功能高,而且還應(yīng)用于中碳鋼或中碳合金鋼,所以許多齒輪可用碳氮共滲來替代滲碳工藝。內(nèi)燃機(jī)坦克、飛機(jī)上的變速齒輪的負(fù)載和工作條件比轎車的更重、更惡劣,要求資料的功能更高,應(yīng)選用含合金元素高的合金滲碳鋼,以取得更高的強(qiáng)度和耐磨性。

3.1.4 精細(xì)傳動(dòng)齒輪或磨齒有困難的硬齒面齒輪(如內(nèi)齒輪)

主要要求精度高,熱處理變形小,宜選用氮化鋼,如35CrMo、38CrMoAlA等鋼。熱處理選用調(diào)質(zhì)及氮化處理,氮化后齒面硬度高達(dá)HV850～1200(相當(dāng)于HRC65～70),熱穩(wěn)定性好(在500～550℃仍能堅(jiān)持高硬度),并有必定的抗蝕性。其缺點(diǎn)是硬化薄,不耐沖擊,故不適用于載荷頻頻變動(dòng)的重載齒輪,而多用于載荷平穩(wěn)、光滑杰出的精細(xì)傳動(dòng)齒輪或磨齒困難的內(nèi)齒輪。近年來,因?yàn)檐浀碗x子氮化工藝的開展,使工藝周期縮短,選用鋼種變寬,選用氮化處理的齒輪逐步廣泛。

3.2 車銑加工

3.2.1 車銑設(shè)備

數(shù)控車床是一種的加工設(shè)備，能夠?qū)X輪的軸向/徑向尺度進(jìn)行粗加工與精加工.

3.2.2刀具類型

在進(jìn)行數(shù)控車削的進(jìn)程中，咱們需求有幾大要素需求掌握，刀具的挑選、工裝的承認(rèn)、切削參數(shù)的設(shè)定。其間重要的環(huán)節(jié)就是刀具挑選。在挑選車削刀具的進(jìn)程中需考慮刀具的原料、趕緊方法、刀桿形狀、刀片形狀、刀片后角、刀桿方向、內(nèi)切圓直徑、刀片切削刃長(zhǎng)等。刀具類型一般取決于加工工件區(qū)域的不同，加工內(nèi)孔一般運(yùn)用鏜孔刀。加工工件外圓尺度一般運(yùn)用慣例外圓車刀;加工槽的進(jìn)程中一般運(yùn)用特種成型刀具。

3.2.3刀具裝夾

快速松開的趕緊方法能夠削減換刀時(shí)間，剛性趕緊的方法能夠削減振動(dòng)、延常刀具壽命。

3.3 滾齒加工

滾齒設(shè)備是一種進(jìn)行齒輪成型的設(shè)備，滾刀是加工進(jìn)程中的重中之重，常用的加工外嚙合支撐和斜齒圓柱齒輪的刀具。加工時(shí)，滾刀相當(dāng)于一個(gè)螺旋角很大的螺旋齒輪，其齒數(shù)即為滾刀的頭數(shù)，工件相當(dāng)于另一個(gè)螺旋齒輪，互相依照一對(duì)螺旋齒輪空間嚙合，以固定的速比旋轉(zhuǎn)，由依次切削的各相鄰方位的刀齒齒形。刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪繞自身軸線轉(zhuǎn)過一個(gè)齒﹔多頭滾刀轉(zhuǎn)一轉(zhuǎn)﹐齒輪轉(zhuǎn)過的齒數(shù)與滾刀頭數(shù)持平。值得說明的一點(diǎn)是用硬質(zhì)合金制作滾刀﹐能夠明顯進(jìn)步切削速度和切齒效率。全體硬質(zhì)合金滾刀已在鐘表和儀器制作工業(yè)中廣泛地用于加工各種小模數(shù)齒輪.

3.4熱處理

對(duì)工件外表進(jìn)行強(qiáng)化的金屬熱處理工藝。它廣泛用于既要求表層具有高的耐磨性、抗皮勞強(qiáng)度和較大的沖擊載荷，又要求全體具有杰出的塑性和耐性的零件，如曲軸、凸輪軸、傳動(dòng)齒輪等。外表熱處理分為外表淬火和化學(xué)熱處理兩大類。

加工（High Performance Machining，HPM）是在確保零件精度和質(zhì)量的前提下，通過對(duì)加工進(jìn)程的優(yōu)化和進(jìn)步單位時(shí)間資料切除量來進(jìn)步加工效率和設(shè)備使用率、下降生產(chǎn)成本的一種高功用加工技能。在某些程度上，可以以為加工涵蓋了高速加工。

在加工體系中，刀具是完結(jié)切削加工的東西，直觸摸摸工件并從工件上切去一部分資料，使工件得到契合技能要求的形狀、尺度精度和外表質(zhì)量。在整個(gè)加工進(jìn)程中，刀具直接與工件觸摸，會(huì)呈現(xiàn)嚴(yán)重的刀具磨損現(xiàn)象，因而刀具也是加工進(jìn)程中的一大消耗品。刀具技能的內(nèi)在包含刀具資料技能、刀具結(jié)構(gòu)規(guī)劃和成形技能、刀具外表涂層技能等，也包含了上述單項(xiàng)技能歸納交叉構(gòu)成的高速刀具技能、刀具可靠性技能、綠色刀具技能、智能刀具技能等。刀具作為機(jī)械制作工藝配備中重要的一類根底部件，其技能開展又構(gòu)成智能制作、精細(xì)與微納制作、仿生制作等根底機(jī)械制作技能，以及液密氣密、齒輪、軸承、模具等根底部件技能的支撐技能。

刀具在切削進(jìn)程中承受深重的負(fù)荷，包含高的機(jī)械應(yīng)力、熱應(yīng)力、沖擊和振蕩等，如此惡劣的工作條件對(duì)刀具功用提出了高要求。在現(xiàn)代切削加工中，率的尋求以及大量難加工資料的呈現(xiàn)，對(duì)刀具功用提出了進(jìn)一步的應(yīng)戰(zhàn)。因而，挑選刀具資料、規(guī)劃刀具結(jié)構(gòu)、開展刀具涂層和高功用刀具技能成為進(jìn)步切削加工水平的要害環(huán)節(jié)。

加工刀具

刀具資料

刀具資料對(duì)刀具壽數(shù)、加工效率和加工質(zhì)量等有著重要影響。目前，刀具資料首要有高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷和超硬資料等。

高速鋼（HSS）是一種具有高硬度、高耐磨性和高耐熱性的東西鋼，其熱處理工藝較為雜亂，有必要通過淬火、回火等一系列進(jìn)程。高速鋼合金元素含量較多，總量可達(dá)10%~25%。

按所含合金元素不同可分為：鎢系高速鋼、鎢鉬系高速鋼、高鉬系高速鋼、釩高速鋼和鈷高速鋼。含鈷高速鋼一般是在通用高速鋼的根底上參加5%~8% 鈷，可顯著進(jìn)步鋼的硬度、耐熱性和耐性。粉末冶金高速鋼安排均勻，晶粒細(xì)微，消除了熔鑄高速鋼難以避免的偏析，因而比相同成分的熔鑄高速鋼具有更高的耐性和耐磨性，一起還具有熱處理變形小、鍛軋功用和磨削功用良好等優(yōu)點(diǎn)。高速鋼資料首要用于制備各種成形拉刀（整體式、組合式）、高速滾刀、剃（插）齒刀、輪槽刀等，大量應(yīng)用在轎車、航空發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)電設(shè)備等制作職業(yè)，加工高強(qiáng)度、高硬度鑄鐵（鋼）合金。

陶瓷資料首要是離子鍵和共價(jià)鍵結(jié)合，其結(jié)合力是比較強(qiáng)的正負(fù)離子間的靜電引力或共用電子對(duì)，所以熔點(diǎn)高、硬度高，具有優(yōu)異的絕緣性和化學(xué)安穩(wěn)性。

按化學(xué)成分，淘瓷刀具資料可分為氧化物基陶瓷、碳化物基陶瓷、碳氮化物基陶瓷和硼化物基陶瓷。因?yàn)榫哂懈叩挠捕?、?qiáng)度與耐磨性，淘瓷刀具可用來加工淬火鋼、高強(qiáng)度鋼、不銹鋼以及各種合金鋼和碳鋼，還可以加工各種高硬度的合金鑄鐵?？墒翘源傻毒呔哂幸粋€(gè)共性，就是易崩刃，故而應(yīng)用規(guī)模比較局限。

聚晶金剛石（PCD）、聚晶立方氮化硼（PCBN）、立方氮化硼（CBN）、單晶金剛石等超硬資料具有極高的硬度和耐磨性、低摩擦系數(shù)、高彈性模量、高熱導(dǎo)、低熱膨脹系數(shù)，以及與非鐵金屬親和力小等優(yōu)點(diǎn)，已敏捷應(yīng)用于高硬度、高強(qiáng)度、難加工有色金屬（合金）及有色金屬- 非金屬復(fù)合資料零部件的高速、、干（濕）式機(jī)械切削加工職業(yè)中。

天然金剛石作為超精細(xì)加工刀具不行代替的資料，應(yīng)用于各種精細(xì)儀器透鏡、反射鏡、計(jì)算機(jī)磁盤等工件的精細(xì)（超精、納米級(jí)）車削加工。

PCD 刀具與天然金剛石刀具功用挨近，具有優(yōu)異的耐磨性，可用來加工有色金屬和非金屬資料，還可用來精加工難加工資料，如硬質(zhì)合金和歸呂合金。

立方氮化硼（CBN）是硬度僅次于金剛石的超硬資料。它不但具有金剛石的許多尤秀特性，而且有更高的熱安穩(wěn)性和對(duì)鐵族金屬及其合金的化學(xué)惰性，可用于加工金剛石刀具不能加工的黑色金屬及其合金資料。

刀具結(jié)構(gòu)規(guī)劃

刀具結(jié)構(gòu)包含刀具自身及各功用部件外部形狀、裝夾辦法、切削刃區(qū)幾許角度和截形。

刀具許規(guī)劃首要針對(duì)刀刃強(qiáng)度，刀具的容屑、斷屑，刀具可靠性、安全性等基本刀具幾許功用，也是刀具規(guī)劃的首要打破方向。

未來開展中，在結(jié)構(gòu)上呈現(xiàn)了針對(duì)難加工資料的變螺旋角規(guī)劃、變齒距規(guī)劃以及可下降切削振蕩的消振棱規(guī)劃技能，而刃口鈍化處理技能和負(fù)倒棱規(guī)劃技能可顯著進(jìn)步刀刃強(qiáng)度，且隨著微納制作研討領(lǐng)域的打破逐步構(gòu)成產(chǎn)業(yè)化技能。

刀具物理規(guī)劃方面目前以刀具資料功用的改進(jìn)為主，并逐步開端朝著針對(duì)特定加工條件、工件資料進(jìn)行定制化規(guī)劃刀具物理功用的方向開展。

現(xiàn)代刀具技能的開展，應(yīng)一起滿足刀具功用和綠色、低耗的要求，刀具幾許規(guī)劃和物理規(guī)劃都趨于精細(xì)化、專用化、智能化、柔性化。在確保刀具功用的前提下，有利于完成刀具收回再使用的規(guī)劃與成形技能將受到重視。

刀具涂層

刀具外表涂層以增效和延壽為意圖，是將耐高溫、耐磨損的資料涂覆在刀具基體資料外表。涂層作為一個(gè)化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，然后減少了刀具的月牙槽磨損。涂層刀具具有外表硬度高、耐磨性好、化學(xué)功用安穩(wěn)、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性。

目前，常用的刀具涂層辦法有化學(xué)氣相堆積法（CVD）、物理氣相堆積法（PVD）、等離子體化學(xué)氣相堆積法（PCVD）、熱噴涂法和離子束輔佐堆積法（IBAD），其間以PVD 和CVD 應(yīng)用為廣泛。

刀具的涂層技能目前現(xiàn)已成為進(jìn)步刀具功用的要害技能。在涂層工藝方面，CVD 仍然是可轉(zhuǎn)位刀片的首要涂層工藝，開發(fā)了中溫CVD、厚膜Al2O3 等新工藝，在基體資料改進(jìn)的根底上，使CVD 涂層刀具的耐磨性和耐性都得到進(jìn)步。CVD涂層技能的未來開展方向是高功用CVD 刀具涂層工藝技能及配備制作技能，包含制備厚膜α-Al2O3 的要害工藝技能、微粒潤(rùn)滑的Al2O3 膜的制備技能；防腐真空獲得體系及氣體輸入體系的研討開發(fā)；潔凈反應(yīng)源的研討及廢棄（氣）物后處理技能。PVD 同樣取得了重大進(jìn)展，開發(fā)了適應(yīng)高速切削、干切削、硬切削的耐熱性更好的涂層，如納米、多層結(jié)構(gòu)等，從早的TiN 涂層到TiCN、TiAlN、A l2O3、C r N、Z r N、C r A l N、T i S i N、TiAlSiN、AlCrSiN 等硬涂層及超硬涂層資料。PVD 涂層技能的未來開展方向是類金剛石涂層、CBN 涂層、大面積等離子涂層技能。等離子體化學(xué)氣相堆積法（PCVD）是將高頻微波導(dǎo)入含碳化物氣體發(fā)生高頻高能等離子，或許通過電極放電發(fā)生高能電子使氣體電離成為等離子體，由氣體中的活性碳原子或含碳基團(tuán)在合金的外表堆積的一種涂層制備辦法。等離子體對(duì)化學(xué)反應(yīng)有促進(jìn)作用，使等離子體化學(xué)氣相堆積法可以把堆積溫度降至600℃以下。在該溫度下，刀具基體與涂層資料之間不會(huì)發(fā)生擴(kuò)散、交換反應(yīng)或相變，刀具基體可以堅(jiān)持原有的強(qiáng)耐性。

刀具涂層技能向物理涂層附加大功率等離子體方向開展；功用薄膜向著多元、多層膜的方向開展；并研討集硬度、化學(xué)安穩(wěn)性、抗癢化性于一體且具有低內(nèi)應(yīng)力和高附著力的薄膜制備技能。圖5（a）為多層涂層，其內(nèi)層的TiCN 與基體有較強(qiáng)的結(jié)合力和強(qiáng)度，中心的Al2O3 作為一種有用的熱屏障可答應(yīng)有更高的切削速度，外層的TiCN 確?？骨暗睹婧秃蟮睹婺p能力，外一薄層金黃色的TiN 使得簡(jiǎn)單區(qū)分刀片的磨損狀態(tài)；圖5（b）中納米涂層與傳統(tǒng)涂層相比，具有超硬度、超模量和高紅硬性效應(yīng)，而且顯微硬度可超過40GPa ；圖5（c）納米復(fù)合結(jié)構(gòu)涂層（nc-Ti1-xAlxN）/（α-Si3N4）在強(qiáng)等離子體作用下，納米TiAlN 晶體被鑲嵌在非晶態(tài)的Si3N4 體內(nèi)，當(dāng)TiAlN晶體尺度小于10nm 時(shí)，位錯(cuò)增殖源難于啟動(dòng)，而非晶態(tài)相又可阻止晶體位錯(cuò)的搬遷，即便在較高的應(yīng)力下，位錯(cuò)也不能穿越非晶態(tài)晶界。這種結(jié)構(gòu)薄膜的硬度可以到達(dá)50GPa 以上，并可堅(jiān)持相當(dāng)優(yōu)異的耐性，且當(dāng)溫度到達(dá)900~1100℃時(shí)，其顯微硬度仍可堅(jiān)持在30GPa 以上。

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