劉欣，金瑞

（陜西法士特齒輪有限責任公司，陜西 西安 710119）

前言

剃齒是齒輪在滾齒后的一種齒形精加工方式，剃齒后的表面質量對嚙合噪音的影響很大，采用先進的剃齒工藝，可將齒向精度提高2-3個等級，齒形精度提高2-3個等級，齒距的精度提高1-2個等級。剃齒加工技術在我單位應用廣泛，具有加工過程靈活而迅速、生產效率高、自動化程度高等特點。但在實際生產中，由于各種原因，剃齒后齒面粗糙度超差，造成齒面拉毛現(xiàn)象，剃齒刀痕深，嚴重影響了齒輪的表面質量。

1 問題提出

圖1 剃后零件實物圖

2014年7月我公司生產車間南京第二機床廠剃齒機，型號為Y4232CNC，該機床加工的齒輪發(fā)生連續(xù)嚴重齒面拉毛情況。經(jīng)過現(xiàn)場勘查，發(fā)現(xiàn)已加工零件齒面光潔度差，刮痕明顯，個別刮痕深刻，指尖觸感明顯。具體情況如圖1所示。

2 原因分析

根據(jù)以往經(jīng)驗分析，以下幾種因素可能會影響剃齒后零件的表面質量：

2.1 毛坯原材料存在問題，剃齒拉毛由于材質缺陷引起

剃前齒輪如果材料密度不均勻，含雜質，局部有缺陷及韌性大等，都會使剃齒刀在齒面上局部地方有滑刀，切不下切屑，而在另一些地方啃入齒面時，影響表面粗糙度。齒輪的硬度同樣也會影響，硬度太高，容易崩齒，會影響刀具壽命；硬度太低會會容易黏刀，影響齒面粗糙度。

2.2 剃齒刀具設計及及質量問題

調整剃刀的螺旋角減小軸交角，剃齒嚙合時兩齒面的貼切面增大，剃齒平穩(wěn)性和導向性增強，能夠減小振動，提高齒輪的精度和光潔度。改進剃刀梳槽結構，在強度允許的情況下，增加容屑槽寬度，改善排屑效果。

2.3 剃齒切屑用量設置不合理

剃齒切屑用量的選擇合適與否，直接影響加工齒輪的精度和齒面表面粗糙度，切削速度、徑向進給量，縱向進給量，光整行程次數(shù)，均會影響齒面的表面質量，其中，縱向進給量對齒面粗糙度的影響比較明顯，在縱向進給量比較大的時候，齒面會出現(xiàn)比較規(guī)則的波紋。

2.4 切削油的影響

剃齒切削油具有潤滑，冷卻、防銹、清洗等方面的作用，具有良好潤滑條件的切削油，可以有效改善切削過程的摩擦條件，減少了摩擦因素，降低了加工表面的粗糙度值。切削油壓力不夠，鐵屑沖不出來，粘稠程度不好，或有雜質刮傷齒面。

3 試驗排查過程

隨后，采取了相關實驗措施對可能因素逐一進行了排除。以下是試驗過程分析：

3.1 毛坯原材料

該零件材料為8620RH，隨機抽取其中2件進行理化分析，檢測其金相組織及硬度，結果如下：

圖2 試件1及試件2毛坯金相圖

從圖2及表1的金相組織及被測硬度值來看，該材料滿足TES-019標準要求，顯微組織為均勻分布的鐵素體，含有30%以內的斷離珠光體的細珠光體。硬度滿足修正后的標準值HB153-HB185。組織及硬度均滿足標準要求。

表1 硬度值

另外，在相鄰兩臺機床更換了毛坯試剃之后，發(fā)現(xiàn)1#問題剃齒機床仍然存在拉毛現(xiàn)象，而2#正常剃齒機床無拉毛現(xiàn)象。且在2#剃齒機加工的毛坯來源比較中，發(fā)現(xiàn)兩臺機床加工的毛坯屬于同批次，性質相同。

故可以排除是毛坯質量問題造成剃齒拉毛。

3.2 剃齒刀具質量分析

首先查閱了剃齒刀的設計圖紙，該剃刀的梳槽結構如下圖所示，齒距滿足標準要求。

圖3 剃刀梳槽結構

刀具設計符合要求，為了排除刀具制造質量問題，在1#剃齒機上共更換了5把不同進口剃齒刀，該五把剃齒刀均經(jīng)過多次修磨并進行試剃，發(fā)現(xiàn)所加工零件均有不同程度的拉毛現(xiàn)象，將更換的剃刀安裝至2#剃齒機，拉毛現(xiàn)象得到改善。

故可以排除是刀具質量原因引起的拉毛。

3.3 切削參數(shù)分析

為了排除是剃齒夾具造成的拉毛問題，還將2#機床的夾具更換到1#機床上，拉毛情況未見好轉。首先，兩臺剃齒機床采用相同的切削參數(shù)進行試加工，結果仍為1#剃齒機床存在拉毛現(xiàn)象，而2#剃齒機床無拉毛現(xiàn)象。之后，對1#剃齒機切削參數(shù)進行了優(yōu)化，調高了剃刀轉速并降低了X軸方向的進給率，雖然情況有所好轉但仍有嚴重拉毛問題。

故排除機床夾具差異及切削參數(shù)不合理所造成拉毛問題的假設。

3.4 剃齒切削油分析

1#機床與2#機床均采用的是JAEGER200A切削油，適用于多種高拉力鋼的重負荷加工，也可用于滾齒、刨齒、剃齒、插齒以及梳槽、成形磨削和拉削等加工。而液壓油采用的是L-HM32抗磨液壓油，其具有優(yōu)異的抗磨性能，良好的抗氧，抗氧化，抗泡，防銹等性能。

對1#機床與2#機床進行JAEGER200A切削油采樣，進行理化分析，得到的40℃運動粘度如下表所示：

表2 運動粘度對比

運動粘度反映的是油品的內摩擦力，是表示油品油性和流動性的一項指標。運動粘度越大，油膜強度越高，清洗性和冷卻性越差，運動粘度越小，油膜強度越低，清洗性和冷卻性越好。而油膜具有抵抗壓力不破裂，并能保持足夠厚度，從而防止摩擦面直接接觸的能力。

查閱相關資料，1#機床與 2#機床所用的抗磨液壓油（L-HM32）在 40℃時的運動粘度約為 30.69cSt，低于JAEGER200A切削油的標準運動粘度。

在調查的過程中發(fā)現(xiàn) 1#機床的抗磨液壓油（L-HM32）加油頻繁，是其他機床的兩倍之多，因此猜測存在漏油現(xiàn)象，但機床下方油盤漏油并不明顯，故推測為液壓油漏進機床內部，與切削油混合導致切削油運動粘度降低。從而影響了切削液形成的油膜強度，降低了潤滑效果，造成齒面拉毛。

此外，J-200A切削油中含有一定比例的進口氯化石蠟、進口磷酸酯、含硫添加劑、抗氧添加劑、石油磺酸鹽，具有極壓、抗磨等性能，混入液壓油后各種添加劑含量的降低也會影響切削油的性質及效果。

據(jù)此，對切削油JAEGER200A進行了更換，拉毛問題得到了解決。

4 結語

此次剃齒拉毛問題的解決，通過對不同的原因進行逐一排查，得出是由于切削液變質，運動粘度不能滿足標準要求，切削油的潤滑、抗壓、抗磨能力降低，造成剃齒后齒面粗糙度增大，剃齒拉毛現(xiàn)象。在更換液壓油后拉毛問題得到了暫時的解決，但要長期避免此問題的發(fā)生，應檢查并維修機床的液壓油路，避免液壓油過多混進切削油的循環(huán)系統(tǒng)。這將直接導致切削油使用周期變短，剃齒拉毛問題頻繁出現(xiàn)。

參考文獻

[1] 積架石油化工有限公司.積架 200A剃齒切削油的研發(fā)與應用[J].四川兵工學報,2007,28（5）.

[2] 王頌久.剃齒拉毛原因及其控制[J].機械工程師.2004,5.