防止硬齒面齒輪磨齒裂紋的工藝措施

1.熱處理方面的工藝措施

對(duì)磨削裂紋越敏感的材料，在磨削中越容易形成裂紋，降低材料對(duì)磨削裂紋敏感的程度，就降低了磨削裂紋的發(fā)生機(jī)率。20CrMnTi和20Cr2Ni4A這二種材料對(duì)磨削裂紋是比較敏感的材料，而這種敏感性又因滲碳熱處理工藝規(guī)范的不同而不同，因此可通過改變滲碳、淬火、回火工藝而加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)控和降低。正因?yàn)槿绱瞬扇∫韵麓胧?/p>

1. 降低滲碳件的淬火溫度：用20CrMnTi加工的齒輪，在930℃中滲碳，滲碳后直接淬火，由淬火溫度860℃降至830℃時(shí)，在不改變磨削條件的情況下，也可以消除較為嚴(yán)重的磨削裂紋。

2. 表面碳濃度要適當(dāng)，碳濃度應(yīng)控制在0.7%～0.9%范圍之內(nèi)。碳濃度分布梯度要平緩，以保障良好的表面強(qiáng)度和應(yīng)力分布。

   重載齒輪的碳含量應(yīng)控制在下限，這樣就有利于控制碳化物的大小和形狀。碳含量控制在上*，會(huì)增強(qiáng)形成殘余奧氏體的趨向，并有增加碳化物，表層氧化與降低齒根強(qiáng)度的趨向。據(jù)有關(guān)資料表明，美國(guó)對(duì)重載齒輪表面碳濃度已控制在0.65%左右。

3. 回火越不充分，磨削裂紋敏感性就越高。因此，必須進(jìn)行充分回火，以提高滲碳淬硬表面的塑性,使殘余應(yīng)力得以平衡或降低,改善表面應(yīng)力的分布狀況。從而降低出現(xiàn)磨削裂紋的機(jī)率。

4. 控制殘余奧氏的數(shù)量，防止齒輪在磨削時(shí)產(chǎn)生組織轉(zhuǎn)變，而產(chǎn)生較大的組織應(yīng)力，嚴(yán)格控制殘余奧氏體在25%之內(nèi)，對(duì)重要的齒輪應(yīng)控制在20%以內(nèi)。

5. 主要控制碳化物的大小、數(shù)量、形態(tài)和分布，以獲得彌散分布細(xì)顆粒碳化物，從而提高材料的斷裂強(qiáng)度，減少脆性。

6. 控制馬氏體的級(jí)別，要獲得隱晶狀、細(xì)針狀的馬氏體，避免產(chǎn)生粗大針狀馬氏體，從而減少裂紋源，以提高材料的斷裂強(qiáng)度。馬氏體的級(jí)別3級(jí)。

7. 采取必要的工藝措施控制熱處理的變形，以減小磨齒余量。

2.機(jī)加工方面的工藝措施

根據(jù)有關(guān)文獻(xiàn)表明，砂輪與齒面接觸區(qū)的平均溫度一般為：500-800℃，磨粒磨削點(diǎn)的溫度可達(dá)1000℃，且80%以上的熱將傳入齒輪。由于磨齒時(shí)產(chǎn)生的大量磨削熱，使齒面磨削區(qū)域局部受到很大的熱應(yīng)力和熱脹冷縮變形，磨削熱得不到有效控制時(shí)，齒面就容易產(chǎn)生磨削裂紋和磨削燒傷，因此，機(jī)加工方面工藝措施的重點(diǎn)將放在如何減小和控制磨削熱的方面。

1. 降低粗滾齒時(shí)的齒面粗糙度，應(yīng)控制在Ra3.2～Ra6.3。

2. 嚴(yán)格控制粗滾齒時(shí)的公法線余量，不允許隨意加大磨齒余量。

3. 熱處理后嚴(yán)格按照工藝要求的位置和允許的范圍找正，以便盡可能減小熱變形的誤差。

4. 在磨齒前必須采取硬齒面的滾切技術(shù)對(duì)齒面進(jìn)行刮齒加工，使磨齒余量均勻，大限度減小磨齒余量，也就是大限度的減小磨削熱。

5. 合理選擇、搭配切削用量，選擇的原則為較高的砂輪轉(zhuǎn)速，較快的沖程，適當(dāng)?shù)倪M(jìn)給。

   德國(guó)推薦NILES-ZSTZ630C3（相當(dāng)于國(guó)產(chǎn)Y7163A），當(dāng)齒面的硬度在HRC58～62時(shí)：粗磨0.03～0.06；精磨0～0.01。

   據(jù)國(guó)外資料表明以及我公司的體會(huì)：對(duì)齒面粗磨階段，是磨削裂紋形成的關(guān)鍵時(shí)刻，絕大部分磨削裂紋產(chǎn)生于這個(gè)階段。在這一階段，要特別加以注意。

6. 選擇砂輪是磨齒加工中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)：砂輪選用是否恰當(dāng)，對(duì)磨齒精度和效率有很大影響。對(duì)砂輪的硬度、粒度、組織選擇的不當(dāng)，就非常容易出現(xiàn)齒面燒傷和磨削裂紋。因此，應(yīng)從以下幾個(gè)方面加以選擇：

• 磨料：（代號(hào)PA）紅色鉻剛玉，鉻剛玉的硬度與白剛玉（代號(hào)WA）接近，而韌性比白剛玉好，用鉻剛玉磨削韌性大的鋼材時(shí)。效率比白剛玉高，砂輪的耐用度以及磨削表面粗糙度也要好，因此優(yōu)選（代號(hào)PA）。

• 結(jié)合劑：把砂粒粘結(jié)在一起，形成砂輪的材料。目前，磨齒機(jī)上用的砂輪結(jié)合劑，基本上都是陶瓷粘合劑（代號(hào)V）；陶瓷粘合劑性能穩(wěn)定，耐水耐熱不變質(zhì)，能適應(yīng)各種冷卻液磨削，而價(jià)格又低。

• 硬度：砂輪越硬，其多孔性越差，在磨削過程中，砂輪粒間的孔隙很快被磨粒堵塞，加上硬度高的砂輪自銳性差，磨鈍的砂粒又不易脫落，造成砂輪與工件表面間的擠光現(xiàn)象，影響熱量散發(fā)，使磨削熱增加，很容易產(chǎn)生燒傷和裂紋。

  較軟的砂輪磨損很快，不禁用，將直接影響磨齒精度。

  因此，選擇砂輪硬度的原則：加工軟材料時(shí)，要選較硬的砂輪；加工硬材料時(shí)，要選較軟的砂輪。磨削硬的低碳合金鋼時(shí)，應(yīng)該選用（K～J）的砂輪。（新-老型號(hào)對(duì)照：K-中軟1、J-軟3）

• 組織：優(yōu)先選用具有一般多孔結(jié)構(gòu)的砂輪，砂輪組織分區(qū)5級(jí)用的多。

• 粒度：粒度越小在單位面積內(nèi)同時(shí)參加磨削的磨粒就越多，相應(yīng)的切削力和磨削熱就越大，容易磨裂，在保證齒面磨削精度的情況下，常用的粒度號(hào)為：46#～60#，對(duì)于齒輪模數(shù)較小時(shí)，就應(yīng)該選粒度號(hào)大一些的砂輪，當(dāng)齒輪模數(shù)較大時(shí)，就應(yīng)選用粒度號(hào)小一些的砂輪。（用號(hào)數(shù)表示的磨粒，數(shù)目越大，顆粒尺寸越小）

• 形狀和尺寸我單位磨齒機(jī)的型號(hào)為Y7163A，用的是雙錐面砂輪（代號(hào)PSX1）。尺寸為Ф350×Ф127×32。

• 砂輪修整器金剛石的鋒利狀況不容忽視：在這方面，我公司的教訓(xùn)非常深刻。由于金剛石尖部鈍化，造成砂輪修整后不鋒利，在磨削中導(dǎo)致磨削熱大量增加，曾經(jīng)一度是我公司在磨齒中產(chǎn)生磨削裂紋的主要原因。因此，一旦金剛石磨鈍后，應(yīng)即時(shí)修尖，恢復(fù)其鋒利的工作狀態(tài)，是修好砂輪的前提和保證。

• 冷卻液是磨削中一個(gè)極為重要的環(huán)節(jié)，要引起足夠的重視。磨齒機(jī)采用展成工作原理，所以砂輪和齒面在磨削過程是點(diǎn)接觸，由此產(chǎn)生的磨削熱由流過砂輪和齒面的強(qiáng)力冷卻液帶走，這種磨削方式能防止產(chǎn)生磨削裂紋，同時(shí)砂輪始終不被堵塞，磨削粉塵也不四處飛散，環(huán)保效果好。因此，冷卻液必須充分，并直接噴在磨削區(qū)，流量選取40～45L/min，壓力為0.8～1.2Mpa。要經(jīng)常保持冷卻液的純凈，循環(huán)中要經(jīng)過過濾網(wǎng)，控制冷卻液的溫度，必要時(shí)應(yīng)當(dāng)使用散熱器。使用中應(yīng)特別注意，冷卻液的流量及噴射沖刷的力度是否足夠，一旦發(fā)生變化，檢查冷卻泵濾網(wǎng)是否被堵塞，對(duì)濾網(wǎng)要定期清洗和檢查。