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硬车削淬火钢齿轮加工刀具—CBN刀具以车代磨

发布日期：2020-05-27 14:26:29

导读：中国齿轮工业在“十五”期间得到了快速发展：2005年齿轮行业的年产值由2000年的240亿元增加到683亿元，年复合增长率23.27%，已成为中国机械基础件中规模最大的行业。

中国齿轮工业在“十五”期间得到了快速发展：2005年齿轮行业的年产值由2000年的240亿元增加到683亿元，年复合增长率23.27%，已成为中国机械基础件中规模最大的行业。

齿轮作为机械设备中的重要传动部件，广泛应用于机床、汽车等行业，为了保证齿轮的高质量要求，很多都采用淬火等热处理方式提高齿轮的韧性，硬度等要求，目前淬火钢齿轮硬度HRC58-62之间，常采用CBN刀具采用以车代磨的方式进行硬车削，效果斐然。具体如何加工且看正文。

第一部分：齿轮的种类

1、齿轮的种类

齿轮的种类繁多，其分类方法最通常的是根据齿轮轴性。一般分为三类，分别是平行轴齿轮、相交轴齿轮以及交错轴齿轮三种类型。平行轴齿轮包括正齿轮、斜齿轮、内齿轮、齿条及斜齿轮等。相交轴齿轮有直齿锥齿轮、弧齿锥齿轮、零度齿锥齿轮等。交错轴齿轮有交错轴斜齿齿轮、蜗轮蜗杆、准双曲面齿轮等。

（1）平行轴齿轮分为：

（1）正齿轮：齿线与轴心线为平行方向的圆柱齿轮，使用最为广泛的齿轮。

（2）人字齿轮：齿线为左旋及右旋的两个斜齿齿轮组合而成的齿轮。

（3）直齿条：与正齿轮啮合的直线齿条状齿轮。

（4）斜齿齿条：与斜齿齿轮相啮合的条状齿轮。

（5）内齿轮：与正齿轮相啮合在圆环的内测加工有轮齿的齿轮。

（6）斜齿齿轮：齿线为螺旋线的圆柱齿轮。

（2）相交轴齿轮分为：

（1）直齿锥齿轮：齿线的节锥线的母线一致的锥齿轮。

（2）弧齿锥齿轮：齿线为曲线，带有螺旋角的锥齿轮

（3）零度锥齿轮：螺旋角为零度的曲线齿锥齿轮。

（3）交错轴齿轮分为：

（1）圆柱蜗杆副：圆柱蜗杆副是圆柱蜗杆和与之啮合的涡轮的总称。

（2）交错轴斜齿齿轮：圆柱蜗杆副在交错轴间传动时的名称。

第二部分：齿轮的材料选择

（1）45钢（碳素结构钢）

45钢是中碳钢的代表，含碳量为0.45%，齿轮行业中因为进货比较容易，也比较常见，正齿轮、斜齿齿轮、齿条、齿锥齿轮、蜗杆等各种齿轮多使用该材料

（2）42CrMo(铬钼合金钢）

含碳量0.4%，成分中含有铬、钼等微量金属元素的中碳合金钢。比45钢的强度高，通过调制或高频淬火处理可提高硬度。用来制造不同齿轮。如机车牵引用的大齿轮、增压器传动齿轮、压力容器齿轮、后轴、受载荷极大的连杆及弹簧夹，也可用于 2000m以下石油深井钻杆接头与打捞工具，并且可以用于折弯机的模具等

（3）20CrMnTi（铬钼合金钢）

低碳合金钢代表材料，一般经过渗碳淬火处理后使用。材料热处理后的强度高于45钢及42CrMo。热处理后表面硬度在HRC55-62度左右。常在汽车齿轮中使用。

（4）303不锈钢

主要用在食品机械等需要避免生锈的机械中。

齿轮1.jpg

第三部分：硬车削齿轮的刀具选择

目前，硬车削齿轮的刀具有涂层硬质合金刀具，陶瓷刀具和CBN刀具(立方氮化硼刀具)，只有选择正确的刀具才能更好的实现硬车削（以车代磨）。

（1）涂层硬质合金刀具：是在硬质合金刀具上涂覆一层或多层耐磨性好的TiN、TiCN、TiAlN和Al2O3等，涂层的厚度为2～18mm。具有全面，良好的综合性能。与硬质合金刀具相比的优势：①具有很高的硬度和耐磨性，且耐高温，与未涂层的刀具（刀片）相比，涂层刀具允许采用较高的切削速度，从而提高了切削加工效率；或能在相同的切削速度下，提高刀具寿命；②由于涂层材料与被加工材料之间的摩擦系数较小，故涂层刀具（刀片）的切削力小于未涂层刀具（刀片）；③ 用涂层刀具（刀片）加工，零件的已加工表面质量较好。例如：硬车削工件的硬度在HRC45-55之间，可高速车削。但加工大型工件时，由于涂层硬质合金刀具表面的涂覆层薄，表面一层耐磨材质加工完之后的性能就和硬质合金刀具性能无异，磨损加剧。

（2）陶瓷刀具：陶瓷刀具的硬度高于硬质合金刀具，可承受2000度的高温，具有高硬度，高强度，耐热性，高温化学稳定性，并且陶瓷刀具的原材料丰富，可以说是取之不尽，用之不竭。对于硬度HRC45-55之间的淬火件比较适合，但陶瓷刀具最大的缺点就是脆性大，不能断续切削，主要用于精加工的连续切削工序。

（3）CBN刀具（立方氮化硼刀具）：CBN刀具的硬度高于硬质合金刀具和陶瓷刀具，由于硬度仅次于金刚石刀具，与金刚石刀具统称为超硬刀具。CBN刀具具有较高的硬度，耐磨性，抗破碎性能好，同时采用陶瓷作为粘结剂，增加了立方氮化硼刀具的韧性，加工断续不崩刀，可对齿轮进行连续硬车削和断续硬切削。