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        解決齒輪熱處理后變形問題的花鍵重拉刀

        2015-12-27 07:33:14邱永紅楊利
        金屬加工(熱加工) 2015年1期
        關(guān)鍵詞:變形產(chǎn)品設(shè)計(jì)

        邱永紅,楊利

        我公司生產(chǎn)的內(nèi)花鍵小齒輪的基本結(jié)構(gòu)如圖1所示,其他齒輪的結(jié)構(gòu)形式基本類似,齒輪材料有45鋼和20CrMnTi兩種。產(chǎn)品基本工藝路線如下:

        45鋼材料:下料→鍛坯→粗車→精車→齒部高頻感應(yīng)正火→拉花鍵→滾齒→剃齒→齒部高頻感應(yīng)淬火→重拉花鍵→珩齒。

        20CrMnTi材料:下料→鍛坯→粗車→正火→精車→拉花鍵→滾齒→滲碳→齒部高頻感應(yīng)淬火→重拉花鍵→剃齒→珩齒。

        由于此類齒輪是空心薄壁結(jié)構(gòu),按上述工藝路線加工時(shí),在經(jīng)過高頻感應(yīng)淬火后,發(fā)現(xiàn)不論是哪種材料的齒輪,都有部分產(chǎn)品的內(nèi)花鍵在齒部高頻感應(yīng)淬火后發(fā)生了變形。內(nèi)花鍵變形也不規(guī)則:有喇叭口、橢圓形、局部高點(diǎn)、個別鍵側(cè)有毛刺高點(diǎn)等。用專用內(nèi)花鍵塞規(guī)檢測時(shí),有部分產(chǎn)品花鍵塞規(guī)放不進(jìn)去的情況。

        經(jīng)統(tǒng)計(jì),此類由于熱處理導(dǎo)致內(nèi)花鍵變形的產(chǎn)品在我公司的不合格率曾一度達(dá)到了30%左右。不合格產(chǎn)品用花鍵拉刀再拉一刀后發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品軸向圓跳動與徑向圓跳動變大,無法滿足產(chǎn)品質(zhì)量要求。為了解決內(nèi)花鍵的熱處理變形問題,我們根據(jù)熱處理變形情況設(shè)計(jì)制造了一種用于熱處理后對內(nèi)花鍵進(jìn)行二次拉削修正的刀具——花鍵重拉刀。

        該類型產(chǎn)品齒部高頻感應(yīng)淬火后,內(nèi)花鍵硬度基本仍是正火硬度,變形主要是徑向變形,且量小不均勻。再用普通花鍵拉刀拉削時(shí)主要是因產(chǎn)品拉削時(shí)受力不均勻產(chǎn)生產(chǎn)品傾斜拉削現(xiàn)象。根據(jù)這種情況我們按如下方案進(jìn)行設(shè)計(jì):

        (1)導(dǎo)向部分花鍵尺寸只需比原尺寸略小且?guī)㈠F,導(dǎo)向長度比產(chǎn)品內(nèi)花鍵長度略長,保證產(chǎn)品套上重拉刀時(shí)定位基本與原產(chǎn)品內(nèi)花鍵重合。

        (2)拉刀齒距比普通花鍵拉刀設(shè)計(jì)要短且鍵側(cè)設(shè)計(jì)成0°切削角,保證拉削時(shí)基準(zhǔn)與原產(chǎn)品內(nèi)花鍵重合。

        (3)因切削余量很小,拉削齒齒升量設(shè)計(jì)小,退削槽設(shè)計(jì)淺,同時(shí)拉削齒可大大減少。

        (4)校正齒設(shè)計(jì)成負(fù)切削角,齒槽設(shè)計(jì)成全圓弧,尺寸按正超差設(shè)計(jì),僅用來對花鍵拉削后的刮研修整。

        針對圖1產(chǎn)品拉刀具體設(shè)計(jì)如下:其與普通的花鍵拉刀結(jié)構(gòu)基本一致,包括刀柄、前導(dǎo)部、后導(dǎo)部、切削齒及校準(zhǔn)齒等幾個部分。

        切削齒部分齒距設(shè)計(jì)成10mm,鍵側(cè)0°切削角;因切削余量很小,退削槽深設(shè)計(jì)成4mm,第一齒按39.96mm設(shè)計(jì),主要用來對毛刺等進(jìn)行修整;第二齒、第三齒分別按39.99mm、40.01mm設(shè)計(jì),分別主要用來拉削高點(diǎn)及橢圓度修整;后續(xù)按齒升量0.01mm設(shè)計(jì),總齒數(shù)為6齒。

        校準(zhǔn)齒部分齒數(shù)設(shè)計(jì)為4齒,按-5°切削角設(shè)計(jì);齒槽則按R2mm全圓弧深3.5mm設(shè)計(jì);大徑尺寸按正超差0.025mm設(shè)計(jì),用來對花鍵拉削后的刮研修整。其他各參數(shù)設(shè)計(jì)詳見圖2。

        拉刀材料采用W18Cr4V制造,W18Cr4V為鎢系高速鋼,具有高的硬度、熱硬性及高溫硬度。其熱處理范圍較寬,淬火不易過熱,熱處理過程不易氧化脫碳,磨削加工性能較好。

        上述兩類齒輪在用花鍵重拉刀拉削之后,產(chǎn)品內(nèi)花鍵部分尺寸穩(wěn)定,用專用內(nèi)花鍵塞規(guī)檢測合格。產(chǎn)品上花鍵芯棒檢測軸向圓跳動也在要求范圍內(nèi),完全滿足工藝要求,保證了后續(xù)硬剃或珩齒精度。

        總的來說,花鍵重拉刀的齒升量較小,齒數(shù)較少,齒間距較普通拉刀小,拉刀長度比普通花鍵拉刀短,制造成本較低。花鍵重拉刀在我公司已普遍使用,取得了顯著的效果,是一種值得推廣應(yīng)用的花鍵修整拉削刀具。

        圖 2

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