提高齿轮磨削精度及解决磨削裂纹的方法

陕西法士特汽车传动集团有限公司 韦喜梅 朱建国

提高齿轮磨削精度及解决磨削裂纹的方法

陕西法士特汽车传动集团有限公司 韦喜梅 朱建国

磨齿工艺一般用于齿轮渗碳淬火的精加工工序，是提高淬硬齿轮齿面加工精度的一种最有效的加工方法。与剃齿工艺相比，磨齿工艺不仅具有较高的加工精度，还可以修正齿轮的各项热变形误差，所以在齿轮加工行业中得到广泛应用。磨削裂纹是磨齿工艺过程中比较常见的问题，其影响因素是多方面的。本文，笔者就如何提高齿轮磨削精度以及如何解决磨削裂纹进行探讨。

一、提高磨齿精度的方法及措施

1. 齿轮的留磨余量要均匀。要根据齿轮的相关参数选择合理的磨削余量，磨削余量越小越好。这样，既可以保证淬硬层，又可以提高齿轮的承载能力。同时，热处理时应严格按工艺要求的位置和允许的范围，将热变形的误差降到最小。这样，既可以使淬硬层更均匀，又可以使磨削余量更小。

2. 磨前齿轮时，要在齿根处留一定的沉切量。沉切量一般略大于齿厚单边的磨削余量，以起到空刀槽的作用。另外，从齿轮的热后残余应力情况看，也要求齿根处有一定的沉切量。渗碳淬火后，齿轮根部残余应力是压应力，这对提高齿轮的抗弯强度十分有利。若磨削不留沉切量，齿轮的残余应力就会变为拉应力，试验表明，拉应力会使轮齿的抗弯强度降低约17%～20%。

3. 磨后齿轮时，渐开线的长度应足够长。由于齿根发生根切，有可能使齿轮的磨后渐开线长度不够，导致齿轮的重合度降低，从而在啮合过程中产生振动和噪声，同时，也会降低齿轮的承载能力。因此磨后齿轮时，要保证齿轮渐开线的有效长度，以确保齿轮平稳运转，起到降低噪音的作用。

4. 影响磨齿精度的原因。磨齿一般采用蜗杆砂轮磨齿，在生产实践中，蜗杆砂轮磨齿常见的误差形式及产生的原因见表1。

表1 蜗杆砂轮磨齿误差产生的形式及原因分析

二、齿轮磨削裂纹的解决途径

陕西法士特汽车传动集团有限公司生产的某出口齿轮，磨糊磨裂现象很常见，达不到图纸的技术要求，严重影响了产品质量。为了解决这个问题，技术人员从砂轮选择、磨齿余量、切削参数、冷却液等方面综合考虑，经过大量实验，最终解决了这一问题。

1. 砂轮的选择。砂轮的特性主要指磨料、粒度、结合剂、硬度、组织形状和几何尺寸等。本文，技术人员主要基于以下几个方面选取砂轮。

（1）砂轮磨料的选取。选取白刚玉系列，有效降低了磨削时产生的热量。

（2）砂轮粒度的选取。砂轮粒度与工件表面的粗糙度有关，根据工件的精度要求，一般选取46#或60#砂轮。对于粗糙度要求较高的零件，应选用号数较大的粒度。

（3）砂轮硬度的选择。由于工件较硬，砂轮容易磨钝，为了保持砂轮的切削性能和不烧伤工件，需要使磨钝的砂粒较快脱落，从而突出新的锋利砂粒（这种性质称为砂轮的自锐性），这样，砂轮的硬度会小一些。

2. 磨齿余量的选择。磨削余量的大小取决于预切齿轮的精度、磨齿前切齿工序产生的误差、热处理时的变形，以及热处理后精磨内孔形成的径向偏差。为了提高磨齿效率，防止磨齿时出现烧伤和裂纹，保证齿轮质量，必须尽量减小磨削余量，但需注意防止加工余量过小，出现残留黑皮。技术人员经过反复试验，摸索出了适合产品需要的加工余量，具体的磨削余量选择见表2。

表2 磨齿余量选择

3. 切削参数的选择。合理选择搭配切削用量，要选择较高的砂轮转速，以及适当的进给量。以秦川磨齿机（YK7236A）为例，技术人员经过多次试验，调整不同的进给量及循环次数，找到了最佳的切削参数。具体参数如表3所示。实际加工中，可以根据所留余量的大小，调整磨削2的循环次数

表3 切削用量（适用于秦川磨齿机YK7236A）

4. 冷却液的选择。冷却液也是磨削中的一个重要环节。冷却液要直接喷在磨削区上，并且必须保证其流量和压力的充足，以及充足的循环时间，以使冷却液得到充分冷却。同时，循环过程中还要经过过滤网，以保证冷却液达到要求的纯净度。

三、结论

通过合理选择磨齿磨削的工艺参数，不仅使磨削裂纹得到了有效控制，同时，还大大提高了齿轮的磨削精度，保证了被加工工件的质量。