齒輪錐面硬車工藝

王海松

摘要：車削加工技術在機械制造業之中是最廣泛、最普遍且最為重要的工藝方法，其可以對生產效率、質量及成本產生直接的影響。因現代科學技術的高速發展，諸多高強度、高硬度的材料不斷涌現，傳統的車削技術已經難以應對，現代的硬車技術脫穎而出，實現了對新型材料的加工。本文對齒輪錐面的硬車工藝進行了闡述，希望可以通過自己的拙見給同行業業內人員一下參考。

關鍵詞：齒輪錐面硬車削技術

硬車削技術指的是將淬硬鋼的車削當作是最終的加工工序精加工的工藝方法，進而使切削的用量更容易被掌控，使切屑的去除數量增加，并且實現了內孔及外圓的切削工藝，對于齒輪錐面的加工最為合適。從整個加工過程而言，部分磨削工藝被省去，并且在工件以及刀具的安裝過程中將時間縮減了340%，整個的加工周期節省時間達到575%。

1. 硬車技術的優點

（1）車削效率高

硬車削的加工效率遠優于磨削，在能源的消耗上僅是普通磨削加工的五分之一。硬車削通常進行大切削深度及工件轉速較高的加工，與普通磨削相比較金屬的切除率優于其3到4倍。硬車削對于輔助時間的消耗較低，對于齒輪錐面的加工精度比較高。

（2）潔凈的加工工藝

通常情況下，在硬車削過程中無需使用到冷卻液。在實際的操作之中，冷卻液的使用會對刀具的使用壽命及齒輪錐面的表面質量造成負面的影響。所以，硬車削是利用剪切物料的退火軟化來完成切削。

（3）提升零件加工的精度

在硬車削的過程之中很大部分的熱量被切屑所帶走，不會出現磨削工藝加工中的燒傷及裂紋，其對于零件表面的加工質量有所保障，通常可以用于精細零件的加工，以保證表面精度達到相應的要求。

2. 齒輪錐面硬車技術的要求

齒輪錐面硬車技術在加工過程中需要注意到以下幾個要點。

（1）車床

在進行齒輪錐面的切削過程時，切削力的處理需要比熱處理之前上升50%以上，同時所需功率需要提升至二倍左右，所以硬車工藝對于車床有一定的剛性及功率上的要求，對于車床而言其自身需要配備數字線性測量系統以及全封閉誤差反饋系統。除此之外，車床主軸系統不但要有高強度，還要有相應的高轉速。車床的功率以及剛性越弱，進行車削時，出現的振動就越加明顯，齒輪錐面的質量越差，進而降低了刀具的耐用程度，使加工成本上升。

（2）刀具材料

①對于齒輪錐面所使用刀具的選擇上需要選用硬度稍低，但是韌性比較好的CBN刀片，以此來防止刀片在沖擊下出現破碎的情況。盡管CBN刀片，即立方氮化硼刀片的價格相對昂貴，但是其最適合硬車削工藝，此刀片可以在斷續切削的過程之中保證刀具的磨損率在安全的范圍之內。

②針對于硬度上大于HRC60齒輪錐面的加工，在刀片的選擇上則需要選擇PCBN材質的。因為PCBN的材質特性決定其具有極高的硬度及耐磨性，所以，PCBN刀片在硬車工藝之中占有相當重要的地位。

③刀桿也對生產加工產生一定的影響，對于刀桿材質的選擇上一定要與具體加工的齒輪相匹配。若剛性達不到相應要求時，在加工的過程之中就會產生振動，導致表面質量極差，此時，往往會選擇剛性極高的整體硬質合金刀桿。若選擇的刀桿材料為45號的調質鋼，將提升硬車削系統的剛性為最大值，刀具伸出的長度應該控制在刀桿直徑1.5倍的范圍之內，在進行工件裝夾時需要對懸伸的長度加以控制。

（3）切削參數

對于切削用量的選擇對整個硬車都有極大的影響，工件材料的硬度愈高，其進行切削的速度就愈小。進行硬車的粗加工時，往往選擇大切深以及較低的速度進行切削，以此得到大的金屬去除率。其具體數值要依據實際表面的粗糙程度及機床的剛性、功率來制定，因CBN材料的刀具有極高的耐熱性及耐磨性，對于切削速度及切削深度、較小進給量的承受能力較強，但硬質合金刀片就不適合用于較高速度的切削。

（4）冷卻

進行齒輪錐面的硬車加工時，采用干式切削，即對空氣進行壓縮后代替冷卻液。該冷卻為硬車工藝中較為先進的冷卻辦法，不單可以達到理想的冷卻效果，并且做到了環保，更為重要的是降低了加工的成本。

（5）工裝

對于工裝設計的原則為定位精度高，裝卸工件便捷，結構簡單可以實現不同品種之間的快換。

①對于齒輪原料可以選用三爪卡爪的結構，在卡爪之上安裝定位塊?？ㄗΦ膴A緊表面需要進行滲碳處理，卡爪直徑的設計需要同工件的直徑相符，此尺寸以及定位塊僅在使用的機床上進行加工，防止卡爪的誤差出現，以保證齒輪在裝夾中的精度。

②因長時間的作業使用，難以避免卡爪夾持表面以及頂柱的表面有磨損情況出現，對卡爪的精度有一定的影響，產生工件定位精度上的偏差，此時就要對夾爪實行調整，具體步驟如下：

a) 選取正確夾環夾持之后，將定位塊取下，對卡爪的卡持部位進行車削，車削的切削深度每次在0.5mm。

b) 加工完畢之后，利用千分表對卡爪的夾持部位跳動進行檢測，必須要達到在0.005mm之下。

c) 若不能達到要求，在對夾持部位進行一次車削，保證每次車削余量在0.05mm之下。

d) 切削完成之后，對定位塊進行安裝，進行定位塊的車削，深度與上述相同。

e) 在加工完畢之后，利用千分表對夾爪口的徑跳進行檢測，需要達到0.005mm之下。

f) 將夾爪的夾環取下，進行正常的作業。

3. 結語

但是隨著科技、技術的不斷發展及進步，大部分的硬車削應用多用來代替磨削，將磨削及硬車削結合于一個機床之上，車磨復合型的機床不斷涌現，此設備不單單對齒輪錐面的加工有著極為有利的影響，對于整個硬車削工藝而言意義更為重大，“車磨復合”也勢必將成為未來制造發展的主要方向。硬車削工藝在我國的應用尚不廣泛，這就要求研發人員及對技術人員此項技藝不斷進行研發、推廣，以提升零部件加工方面的技藝。

4. 參考文獻

[1]余承輝,聶蘭啟,王國林.盧洪德高精度錐形件沖壓工藝及模具設計[J].模具制造, 2009(12).

[2]李三旺.硬車在齒輪內孔加工中的應用[J].科技創新與應用,2013(14).

[3] 張衛忠.高速硬車削技術的應用[J]. 現代零部件, 2009(04).

[4]奚勇.硬車專家的高效加工之路[J].天津汽車,2008(06).