■寶雞法士特齒輪有限公司 （陜西 722409）

寇超航

在汽車(chē)變速箱中（見(jiàn)圖1），帶單鍵結(jié)構(gòu)的齒輪很多，單鍵槽可以采用插削、線切割及拉削等工藝方式加工，但是采用拉削加工工藝能實(shí)現(xiàn)高精度、高效率且低成本的加工，適用于大批量生產(chǎn)。鍵槽表面的加工質(zhì)量是很重要的一項(xiàng)，本文根據(jù)實(shí)際加工情況，對(duì)拉削過(guò)程中的表面質(zhì)量控制進(jìn)行探討。

圖 1

1. 拉削過(guò)程中表面質(zhì)量缺陷產(chǎn)生的原因分析

拉削加工的特點(diǎn)是加工效率高，并且能獲得較穩(wěn)定的尺寸精度，但是也存在較多的缺陷，生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)常見(jiàn)的表面質(zhì)量缺陷是鍵槽側(cè)面表面粗糙度值較高，局部產(chǎn)生劃痕，嚴(yán)重時(shí)出現(xiàn)啃傷現(xiàn)象，影響產(chǎn)品的最終質(zhì)量（見(jiàn)圖2）。

根據(jù)多年對(duì)現(xiàn)場(chǎng)問(wèn)題的處理，歸納總結(jié)并對(duì)其原因進(jìn)行詳細(xì)分析，主要有以下幾點(diǎn)：

圖 2

（1）拉削工藝自身存在缺陷。由于鍵側(cè)不是由主切削刃切出，而是由副切削刃（即刀齒側(cè)刃）切出，它的每一刀齒的副切削刃都參與槽側(cè)的成形，因而會(huì)使槽側(cè)出現(xiàn)各刀齒切痕間相互銜接的條紋（見(jiàn)圖3）。此外，由于其刀齒副切削刃沒(méi)有后角，拉削實(shí)際上是在擠壓和撕下金屬，這些切屑與槽壁發(fā)生嚴(yán)重的摩擦，導(dǎo)致工件獲得的表面粗糙度值較高。

圖 3

（2）工件材料的硬度及熱處理組織狀況。一般拉單鍵前，應(yīng)對(duì)材料作正火或調(diào)質(zhì)處理，獲得合理的硬度及均勻的金相組織。經(jīng)查閱相關(guān)資料，表明工件過(guò)軟（小于170HBW）而韌性較好時(shí)，難以獲得好的表面質(zhì)量。我國(guó)目前所采用的汽車(chē)齒輪零件的材料多為20CrMnTi，要求毛坯硬度為156～207HBW，而實(shí)際毛坯硬度一般集中在160～185HBW之間。 材料硬度在180～240HBW時(shí)，則可以獲得比較滿意的表面粗糙度值。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)長(zhǎng)期跟蹤驗(yàn)證，當(dāng)工件材料的硬度小于160HBW時(shí)，或金相組織較差的情況下，鍵側(cè)會(huì)產(chǎn)生魚(yú)鱗紋，甚至產(chǎn)生嚴(yán)重的撕裂情況。

（3）切削液。切削液的選用及使用不合理，無(wú)固定配比，對(duì)刀具的潤(rùn)滑起不到明顯的效果。切削液澆注的位置不合理，強(qiáng)度不夠也是一部分原因。

（4）刀具刃磨不規(guī)范。拉刀刃磨技術(shù)及操作不規(guī)范，主要體現(xiàn)在齒升量不均勻，容屑槽形狀不正確，磨削速度過(guò)快或磨削量大等方面，特別是容屑槽根部形狀，造成排屑不暢，切屑卡在根部，導(dǎo)致鍵槽表面劃傷，如沒(méi)有及時(shí)清理，后續(xù)切屑與殘留切屑同時(shí)占據(jù)容屑槽，造成拉刀卡滯，工件報(bào)廢，嚴(yán)重的話導(dǎo)致拉刀報(bào)廢（見(jiàn)圖4）。

圖 4

（5）操作工的操作不規(guī)范。拉削過(guò)程中操作工不能及時(shí)徹底清除容屑槽內(nèi)的切屑，導(dǎo)致槽堵塞，鍵槽表面產(chǎn)生劃痕，甚至造成拉刀的損傷。在使用中拉刀磕碰，隨意放置等行為都會(huì)影響加工質(zhì)量。

2. 拉削表面質(zhì)量控制措施

為了保證在加工中能夠有效地控制鍵槽表面質(zhì)量，經(jīng)過(guò)多次到現(xiàn)場(chǎng)了解實(shí)際加工情況及查閱相關(guān)資料后，制定了相應(yīng)的控制措施：

（1）嚴(yán)格控制毛坯的加工質(zhì)量。毛坯采用鍛造余熱等溫正火工藝，嚴(yán)格控制毛坯加工質(zhì)量，要求其金相顯微組織應(yīng)為較粗晶粒（3～5級(jí)）的奧氏體形成的先共析鐵素體加細(xì)片狀珠光體（滲碳體片薄易破裂），而且先共析鐵素體大小和珠光體層間距離應(yīng)基本相同。并要求毛坯的硬度控制在165HBW以上，但最好不超過(guò)180HBW，因?yàn)檫^(guò)高的硬度會(huì)導(dǎo)致零件組織不合格，影響零件的整體性能。

（2）制定嚴(yán)格的刀具刃磨規(guī)范。①建立完整的刃磨規(guī)范，要求拉刀拉削一定數(shù)量的工件后必須刃磨。②嚴(yán)控刀具刃磨量，每次不得大于0.1mm，且要求每齒的刃磨量均勻，以保證刀齒的齒升量不變。③在刃磨過(guò)程中，改進(jìn)砂輪切削圓角，刃磨后刀具的容屑槽體積增加，提高刀具表面質(zhì)量，保證容屑槽直段與圓弧段光滑相接，使刀具能更好的卷屑、斷屑，并及時(shí)去掉后刀面小毛刺。④認(rèn)真如實(shí)填寫(xiě)刃磨卡片，以便問(wèn)題追蹤。⑤刃磨完畢，應(yīng)清洗干凈后垂直掛吊在架子上，以免因自重而彎曲變形。

（3）規(guī)范操作工工作要求。①拉削前，仔細(xì)檢查刀具是否鋒利、碰傷或崩刃等。②每拉完一個(gè)工件，應(yīng)及時(shí)徹底清除容屑槽內(nèi)的切屑。③拉削若干工件后，刀具的前刀面會(huì)產(chǎn)生微小積屑瘤，應(yīng)用細(xì)油石沿刀齒后刀面順向輕輕抹去，不得損傷切削刃。④在使用和保管中嚴(yán)禁把拉刀放在拉床床面或其他硬物上，并應(yīng)避免和任何硬物相碰撞，以免損傷刀齒。⑤當(dāng)發(fā)現(xiàn)拉刀拉削的工件出現(xiàn)表面粗糙度值高時(shí)或拉削滿足規(guī)定數(shù)量工件時(shí)，必須及時(shí)送去刃磨刀具。⑥要求操作工在加工過(guò)程中做好首檢及自檢工作，及時(shí)發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并反饋。

（4）切削液的使用。切削液，建議采用乳化液（20%～25%乳化液油膏，其余是水），增加潤(rùn)滑，并且定期更換切削液。拉削時(shí)要合理地選擇切削液、澆注位置及冷卻方式，減少刀具與工件間的摩擦力。切削液不僅僅噴注向刀齒，最好在外表面也有足夠的冷卻。

（5）拉削速度控制。刀具每次刃磨完重新使用時(shí)，以最大不得超過(guò)2m/min的拉削速度先加工20件，根據(jù)拉削的情況，再以3m/min的正常速度進(jìn)行加工，不得隨意更改拉削速度。

3. 結(jié)語(yǔ)

在嚴(yán)格執(zhí)行以上措施后，取得了不錯(cuò)的效果，單鍵槽表面嚴(yán)重拉傷及缺肉的情況未再出現(xiàn)，鍵側(cè)的表面質(zhì)量也較以前有很大改觀，單鍵表面拉削質(zhì)量得到很好的控制，達(dá)到了工藝要求。