齿轮锥面硬车工艺

王海松

摘要：车削加工技术在机械制造业之中是最广泛、最普遍且最为重要的工艺方法，其可以对生产效率、质量及成本产生直接的影响。因现代科学技术的高速发展，诸多高强度、高硬度的材料不断涌现，传统的车削技术已经难以应对，现代的硬车技术脱颖而出，实现了对新型材料的加工。本文对齿轮锥面的硬车工艺进行了阐述，希望可以通过自己的拙见给同行业业内人员一下参考。

关键词：齿轮锥面硬车削技术

硬车削技术指的是将淬硬钢的车削当作是最终的加工工序精加工的工艺方法，进而使切削的用量更容易被掌控，使切屑的去除数量增加，并且实现了内孔及外圆的切削工艺，对于齿轮锥面的加工最为合适。从整个加工过程而言，部分磨削工艺被省去，并且在工件以及刀具的安装过程中将时间缩减了340%，整个的加工周期节省时间达到575%。

1. 硬车技术的优点

（1）车削效率高

硬车削的加工效率远优于磨削，在能源的消耗上仅是普通磨削加工的五分之一。硬车削通常进行大切削深度及工件转速较高的加工，与普通磨削相比较金属的切除率优于其3到4倍。硬车削对于辅助时间的消耗较低，对于齿轮锥面的加工精度比较高。

（2）洁净的加工工艺

通常情况下，在硬车削过程中无需使用到冷却液。在实际的操作之中，冷却液的使用会对刀具的使用寿命及齿轮锥面的表面质量造成负面的影响。所以，硬车削是利用剪切物料的退火软化来完成切削。

（3）提升零件加工的精度

在硬车削的过程之中很大部分的热量被切屑所带走，不会出现磨削工艺加工中的烧伤及裂纹，其对于零件表面的加工质量有所保障，通常可以用于精细零件的加工，以保证表面精度达到相应的要求。

2. 齿轮锥面硬车技术的要求

齿轮锥面硬车技术在加工过程中需要注意到以下几个要点。

（1）车床

在进行齿轮锥面的切削过程时，切削力的处理需要比热处理之前上升50%以上，同时所需功率需要提升至二倍左右，所以硬车工艺对于车床有一定的刚性及功率上的要求，对于车床而言其自身需要配备数字线性测量系统以及全封闭误差反馈系统。除此之外，车床主轴系统不但要有高强度，还要有相应的高转速。车床的功率以及刚性越弱，进行车削时，出现的振动就越加明显，齿轮锥面的质量越差，进而降低了刀具的耐用程度，使加工成本上升。

（2）刀具材料

①对于齿轮锥面所使用刀具的选择上需要选用硬度稍低，但是韧性比较好的CBN刀片，以此来防止刀片在冲击下出现破碎的情况。尽管CBN刀片，即立方氮化硼刀片的价格相对昂贵，但是其最适合硬车削工艺，此刀片可以在断续切削的过程之中保证刀具的磨损率在安全的范围之内。

②针对于硬度上大于HRC60齿轮锥面的加工，在刀片的选择上则需要选择PCBN材质的。因为PCBN的材质特性决定其具有极高的硬度及耐磨性，所以，PCBN刀片在硬车工艺之中占有相当重要的地位。

③刀杆也对生产加工产生一定的影响，对于刀杆材质的选择上一定要与具体加工的齿轮相匹配。若刚性达不到相应要求时，在加工的过程之中就会产生振动，导致表面质量极差，此时，往往会选择刚性极高的整体硬质合金刀杆。若选择的刀杆材料为45号的调质钢，将提升硬车削系统的刚性为最大值，刀具伸出的长度应该控制在刀杆直径1.5倍的范围之内，在进行工件装夹时需要对悬伸的长度加以控制。

（3）切削参数

对于切削用量的选择对整个硬车都有极大的影响，工件材料的硬度愈高，其进行切削的速度就愈小。进行硬车的粗加工时，往往选择大切深以及较低的速度进行切削，以此得到大的金属去除率。其具体数值要依据实际表面的粗糙程度及机床的刚性、功率来制定，因CBN材料的刀具有极高的耐热性及耐磨性，对于切削速度及切削深度、较小进给量的承受能力较强，但硬质合金刀片就不适合用于较高速度的切削。

（4）冷却

进行齿轮锥面的硬车加工时，采用干式切削，即对空气进行压缩后代替冷却液。该冷却为硬车工艺中较为先进的冷却办法，不单可以达到理想的冷却效果，并且做到了环保，更为重要的是降低了加工的成本。

（5）工装

对于工装设计的原则为定位精度高，装卸工件便捷，结构简单可以实现不同品种之间的快换。

①对于齿轮原料可以选用三爪卡爪的结构，在卡爪之上安装定位块。卡爪的夹紧表面需要进行渗碳处理，卡爪直径的设计需要同工件的直径相符，此尺寸以及定位块仅在使用的机床上進行加工，防止卡爪的误差出现，以保证齿轮在装夹中的精度。

②因长时间的作业使用，难以避免卡爪夹持表面以及顶柱的表面有磨损情况出现，对卡爪的精度有一定的影响，产生工件定位精度上的偏差，此时就要对夹爪实行调整，具体步骤如下：

a) 选取正确夹环夹持之后，将定位块取下，对卡爪的卡持部位进行车削，车削的切削深度每次在0.5mm。

b) 加工完毕之后，利用千分表对卡爪的夹持部位跳动进行检测，必须要达到在0.005mm之下。

c) 若不能达到要求，在对夹持部位进行一次车削，保证每次车削余量在0.05mm之下。

d) 切削完成之后，对定位块进行安装，进行定位块的车削，深度与上述相同。

e) 在加工完毕之后，利用千分表对夹爪口的径跳进行检测，需要达到0.005mm之下。

f) 将夹爪的夹环取下，进行正常的作业。

3. 结语

但是随着科技、技术的不断发展及进步，大部分的硬车削应用多用来代替磨削，将磨削及硬车削结合于一个机床之上，车磨复合型的机床不断涌现，此设备不单单对齿轮锥面的加工有着极为有利的影响，对于整个硬车削工艺而言意义更为重大，“车磨复合”也势必将成为未来制造发展的主要方向。硬车削工艺在我国的应用尚不广泛，这就要求研发人员及对技术人员此项技艺不断进行研发、推广，以提升零部件加工方面的技艺。

4. 参考文献

[1]余承辉,聂兰启,王国林.卢洪德高精度锥形件冲压工艺及模具设计[J].模具制造, 2009(12).

[2]李三旺.硬车在齿轮内孔加工中的应用[J].科技创新与应用,2013(14).

[3] 张卫忠.高速硬车削技术的应用[J]. 现代零部件, 2009(04).

[4]奚勇.硬车专家的高效加工之路[J].天津汽车,2008(06).