成型磨齒機磨削時燒傷和裂紋的分析

摘 要： 齒輪傳動是近代機器中最常見的一種機械傳動，是機械產品中的重要組成部分。成型磨齒機磨齒是獲得高精度齒輪最可靠的方法之一，因為生產效率高，所以在齒輪加工領域中的比重日益增大。文章分析了成型磨齒機磨削時燒傷和裂紋產生的原因，并提出改進方法。

關鍵詞： 齒輪傳動 成型磨齒 燒傷 裂紋

一、問題的提出

由于成型磨齒機工作時砂輪與工件接觸面較大，且砂輪多為剛玉或CBN，硬度較高，而齒輪齒面多經滲碳淬火，硬度比較高，因此磨齒時如果磨削工藝采用不當，齒面就很容易出現磨削燒傷和裂紋等，降低齒輪的使用壽命，甚至報廢。

二、分析故障產生的原因

成型磨時砂輪及修整參數和工藝參數的選擇不當極易導致磨削時產生大量熱量，特別是當這些熱量不能及時被磨粒和冷卻液帶走時，將在磨削區域產生超過回火溫度的過熱而形成回火或產生超過加熱奧氏體的過熱而形成淬火使金相組織及應力發生變化，導致磨削燒傷和裂紋的產生。這僅僅是產生磨削燒傷和裂紋在磨齒工序的原因，還有很多其他原因需依靠在磨齒前注意熱處理的影響和工藝編排，避免與輪齒精度相關工序的不量操作。

三、對原加工方法和工藝的改進

首先應注意提高熱處理質量，減少殘奧含量和殘余內應力及變形不當造成結構尺寸的變化，避免硬度超過HRC60，其將大大降低滲碳淬火鋼的可磨削性，尤忌超過HRC62。其次應減少輪齒預加工的錯誤，降低預制齒的齒面誤差，避免預制齒后由于節圓的趙正不當將位置誤差傳遞到齒面誤差。此外，在工藝編排上發現下述措施對磨削燒傷及裂紋產生的敏感性具有一定的降低作用，磨前進行噴丸處理的齒輪因高速噴丸能抵消殘余內應力的作用有正面影響；熱處理后自然時效時間相對較長的工件因其殘余內應力的充分釋放而有正面影響；磨前進行恒溫處理特別是冬季氣溫較低的情況下更有正面影響。

磨齒前提高齒輪的找正精度和增加對中時在齒形，齒向及齒槽方面的數量并適當多放加工余量可避免在粗磨是由于過切而造成的磨削燒傷及裂紋，在磨削過程中還應通過監視磨削軸的電流消耗和固體生側儀的特性曲線的變化及時發現磨削異常并重新調整各類參數；保持足量磨削油，適當降低油溫并恒溫控制，注意及時調整噴嘴的壓力與沖洗位置，以及可在砂輪的齒形根部HOFLER加修附加臺階，NILES加修后角以改善磨削油沖入的條件，這些對磨削熱的散發都能起到改善作用。

當發現有磨削燒傷及裂紋的產生時，首先要把燒傷齒面用粗砂皮手工打毛和順著裂紋用金剛銼削以阻斷裂紋的再次擴散等，其次要重選砂輪及修整參數，同時應減少吃刀量，適當降低切削速度和沖程速度，盡量減少沖程數和增加周期循環數，減少砂輪的中間修整間歇數等進行修磨處理，注意修磨時控制純磨削電流不超過10A，裂紋及燒傷在修至目視看不出時一般單齒面公法線至少還需修掉0.03-0.1MM左右才能真正把燒傷及裂紋修磨掉。對磨削燒傷和裂紋敏感性較大的工件在大批量生產時還是優先選用CBN砂輪，其具有良好的導熱性和較大的熱容性，對磨削燒傷及裂紋產生的敏感性具有較明顯的降低作用，并且大批量生產可攤薄CBN砂輪的單間成本。

當磨削裂紋通過上述磨齒工藝的調整及修磨仍無法有效解決時，則應注意熱處理回火的不及時、不充分甚至金相組織超差的原因，可考慮對對齒輪進行二次回火并清理后再修磨；對于垂直齒向的微裂紋可在180度左右重新回火，對于較嚴重的龜裂紋可將溫度提高至300度左右進行回火，因展成磨相比成型磨對磨削燒傷和裂紋的敏感性要低，也可利用展成磨的這一特性用于磨削燒傷及裂紋的修磨處理，或者在成型磨前安排展成磨進行拉毛刀粗磨工序。

四、結語

對于成型磨齒機來說，通過觀察磨齒機電流變化及選擇合適的磨削參數可以及早發現并有效避免磨削裂紋的產生。影響可磨性的條件有：材料、材料批次的質量、硬度、熱處理質量、磨削油和磨削油供給、砂輪技術參數、修整刀具和修整條件等，在磨削工藝參數設定上要根據齒輪的實際狀況，如模數、齒數、齒寬、齒面硬度、齒面組織成分、齒根圓角狀況等，選在合適的砂輪粒度、砂輪線速度、沖程速度、沖程數、磨量及砂輪修磨次數等。一般對于大模數、大齒寬的齒輪應選擇粒度較粗的砂輪，砂輪線速度、沖程速度、磨量要小，沖程數要少，砂輪修磨次數要多，并加大冷卻液流量，避免產生磨削裂紋；前幾圈一定要注意觀察電流變化情況及齒面有無燒傷現象，如電流變大或齒面有燒傷情況，就要及時停機修改磨削參數。