CN106334804A - 一种齿坯干切工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种齿坯切削工艺，其包括如下步骤：11)切削所述齿坯的端部定位面；12)切削所述齿坯的轮缘面；步骤11)和步骤12)均利用倒立车床采用干切技术实施切削，铁屑的飞溅方向与所述齿坯的转动方向相反，在切削的过程中采用气冷的方式对所述齿坯和车刀实施冷却。上述方案能解决目前齿坯加工工艺存在的切削污染较为严重、加工成本较高及齿坯的加工质量较低的问题。
Description
技术领域
本发明涉及齿轮加工技术领域，尤其涉及一种齿坯干切工艺。
背景技术
齿轮通常有齿坯加工而成，所谓的齿坯指的是未加工齿形前的齿轮毛坯。齿坯由原料通过车削工艺完成，在加工的过程中，机床通常设置有润滑系统，润滑系统提供切削液来辅助切削。切削液起到冷却、润滑、防锈和倾斜碎屑的作用。虽然切削液能起到多方面的作用，较大程度地保证切削的稳定进行，但是切削液也带来了诸多问题。
切削液使用后排放较容易污染环境，同时在高速切削的过程中，切削液会产生化学反应，释放有害物质，这会影响操作工人的身体健康。在切削的过程中会耗费较多的切削液，这会增加齿坯的加工成本，由于切削液的排放会污染环境及人体健康，目前通常对切削液实施回收，很显然，这进一步增加生产成本。
另外，目前加工齿坯的过程中需要较多的加工工序，需要反复装卡来调整切削角度，这会导致加工效率较低，而且工序较多会产生较多的加工误差累计，导致齿坯的质量较差。
发明内容
本发明要解决的技术问题是目前齿坯加工工艺存在的切削污染、加工成本较高及齿坯的加工质量较低的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供的技术方案为：
一种齿坯切削工艺，包括如下步骤：
11)切削所述齿坯的端部定位面；
12)切削所述齿坯的轮缘面；
步骤11)和步骤12)均利用倒立车床采用干切技术实施切削，铁屑的飞溅方向与所述齿坯的转动方向相反，在切削的过程中采用气冷的方式对所述齿坯实施冷却。
进一步地，采用气冷的方式对所述齿坯实施冷却，包括：采用压缩空气对所述齿坯实施冷却。
进一步地，采用液态氮对所述齿坯实施冷却，液态氮的温度为-45℃，采用直接喷射的方式喷射到步骤11)和步骤12)的切削部位。
进一步地，步骤11)中采用的车刀为端面车刀；步骤12)中采用的车为轮缘车刀；其中：
所述端面车刀包括第一固定部和第一车刀主体，所述第一车刀主体与所述第一固定部的端面呈设定角度，所述设定角度为钝角；所述第一固定部的端面与所述齿坯的端面平行，所述第一车刀主体朝着靠近所述齿坯的端面方向倾斜；
所述轮缘车刀包括第二固定部和第二车刀主体，所述第二车刀主体与所述第二固定部的端面位于同一平面内，且与所述齿坯的端面平行。
进一步地，所述端面车刀和所述轮缘车刀均为浩恩非标设计车刀。
进一步地，所述第一车刀主体和所述第二车刀主体的表面均涂有辅助涂层。
进一步地，所述辅助涂层包括内涂层和外涂层，所述内涂层的硬度大于所述外涂层的硬度。
进一步地，所述辅助涂层为超硬涂层，所述超硬涂层的硬度大于所述第一车刀主体和所述第二车刀主体的硬度。
进一步地，所述辅助涂层为合金涂层。
本发明的有益效果为：
本发明公开的的齿坯切削工艺采用干切技术，不使用切屑液，相比于背景技术而言，能避免切削液对环境的污染及操作工人身体健康的损坏，同时避免切削液回收所导致的生产成本增加的问题。采用气冷的方式替代原来的切削液冷却，达到冷却的目的，而且不会污染环境及被加工的齿坯。可见，本发明实施例公开的齿坯切削工艺采用干式切削，能达到无污染和排放，能实现节能减排。
采用倒立车床，同时控制铁屑的飞溅方向与齿坯的转动方向相反，能避免切削下来的铁屑划伤齿坯的表面，能提高齿坯的加工质量。经过试验证明，采用干式切削方法，同时铁屑的飞溅方向与齿坯的转动方向相反能避免铁屑的累积，达到尽快断裂排出的目的，此种情况下，切削速度能够得到较大的提升，以对中碳钢的切削速度为例，切削速度能达到400mm/min以上。
附图说明
图1为本发明实施例公开的齿坯加工工艺的流程示意图；
图2是第一工序的加工示意图；
图3是第二工序的加工示意图。
具体实施方式
本发明公开了一种齿坯干切工艺，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进工艺参数实现。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本发明，并且相关人员明显能在不脱离本发明内容、精神和范围的基础上对本文所述内容进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本发明技术。
在本发明中，除非另有说明，否则本文中使用的科学和技术名词具有本领域技术人员所通常理解的含义。
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1-3，本发明实施例公开一种齿坯切削工艺。所公开的齿坯切削工艺包括以下步骤：
S101、切削齿坯的端部定位面。
S102、切削齿坯的轮缘面。
步骤S101和步骤S102均利用倒立车床采用干切技术实施切削。铁屑的飞溅方向与齿坯的转动方向相反。在切削的过程中采用气冷的方式对齿坯和车刀实施冷却。
本发明实施例公开的齿坯切削工艺采用干切技术，不使用切屑液，相比于背景技术而言，能避免切削液对环境的污染及操作工人身体健康的损坏，同时避免切削液回收所导致的生产成本增加的问题。采用气冷的方式替代原来的切削液冷却，达到冷却的目的，而且不会污染环境及被加工的齿坯。可见，本发明实施例公开的齿坯切削工艺采用干式切削，能达到无污染和排放，能实现节能减排。
采用倒立车床，同时控制铁屑的飞溅方向与齿坯的转动方向相反，能避免切削下来的铁屑划伤齿坯的表面，能提高齿坯的加工质量。经过试验证明，采用干式切削方法，同时铁屑的飞溅方向与齿坯的转动方向相反能避免铁屑的累积，达到尽快断裂排出的目的，此种情况下，切削速度能够得到较大的提升，以对中碳钢的切削速度为例，切削速度能达到400mm/min以上。可见，本发明实施例采用倒立车床的独特优势，将完美的切削速度和干式切削方式相结合，能降低污染、提高切削质量，同时能提高切削效率。
另外，切削试验表明，在一定的切削速度下，由于冷却液加注过程中的不连续性与冷却程度的不均匀性，使得刀具会产生不规则的冷、热交替变化，容易使得刀头产生裂纹，进而引起刀具破损，反而降低刀具的使用寿命。同时，高速加工中主轴高速旋转产生的离心力使得切削液难于进入切削区域，加工时在切削区域产生极高的温度，又使得切削液在进入切削区之前已经气化，起不到冷却的作用，因而对刀具寿命的延长几乎没有帮助，而用于干切削的刀具经过特殊处理，降低了切削热的产生，耐热性也比普通的刀具好，因此具有较为理想的使用寿命。而且采用气体冷却不存在切削液难以进入切削区的问题，具有较好的冷却效果。
优选的，为了提高冷却效果，优选的，上文中采用气冷的方式对齿坯和刀具实施冷却中，可以采用压缩空气对齿坯和刀具实施冷却。压缩空气可以采用喷射的方式进行气冷。上述冷却能提高冷却效果。一种具体的实施方式为：采用液态氮对齿坯和刀具实施冷却，液态氮的温度为-45℃，采用直接喷射的方式喷射到步骤S101和步骤S102的切削部位，在高速加工中冷却效果比切削液更加有效。
本实施例中，整个干切过程可以在普通数控车床上或立式数控车床上完成。本申请对此不作限制。
步骤S101与步骤S102之间可以采用气检装置，提高工件的定位精度，检测符合要求后，在进行步骤S102，从而采用两次切削即可完成对齿坯的端面及轮缘面的加工，能减少能耗。
请再次参考图2和3，步骤S101采用该的车刀为端面车刀20；步骤S102中采用的车为轮缘车刀30。
其中：端面车刀20包括第一固定部21和第一车刀主体22，第一车刀主体22与第一固定部21的端面呈设定角度，设定角度为钝角；第一固定部21的端面与齿坯10的端面12平行，第一车刀主体22朝着靠近齿坯10的端面12方向倾斜。
轮缘车刀30包括第二固定部31和第二车刀主体32，第二车刀主体32与第二固定部31的端面位于同一平面内，且与齿坯10的端面12平行，用于切削轮缘面11。
上述结构的刀具能够较好地实现对齿坯10各个部位的切削，在切削的过程中能减少调整刀具的次数，减小工序，提高加工质量。
优选的，上述端面车刀20和轮缘车刀30均可以为浩恩非标设计车刀。
在加工的过程中步骤S101和步骤S102可以采用自动装夹装置夹持工件，采用气检装置定位，使得整个刀具在较高速下进行切削工作，较高的切削速度能提高齿坯表面的加工质量。可见，在本发明实施例公开的刀具基础之上，可以采用气检、自动装夹设备协同刀具来提高整个齿坯的加工质量。
如上文所述，在切削的过程中，车刀的切削运动势必会产生热量，这些热量的积累会使得车刀的温度提升，进而会影响车刀的硬度。为此，优选内的方案中，第一车刀主体22和第二车刀主体32的表面均可以涂有辅助涂层，通过涂层来达到隔热的效果，进而间接地减小切削产热对车刀硬度的影响。
一种实施方式中：辅助涂层包括内涂层和外涂层，内涂层的硬度大于外涂层的硬度。这种采用软硬结合的涂层技术，在实施的过程中，先在车刀的表面上涂内涂层，然后再涂外涂层。试验证明，采用这种结合涂层技术，刀具的寿命能得到显著的提高，可达到60倍以上。
当然，辅助涂层也可以单纯地采用超硬涂层，超硬涂层的硬度大于所述第一车刀主体和所述第二车刀主体的硬度；也可以采用沉积技术形成的涂层，例如合金涂层，上述涂层的设置还能降低切削过程中的摩擦系数，达到减小车刀磨损的目的。
为了减少热量对机床的影响，操作工人可以在机床上设置隔热措施，减少切削过程中热量向机床的传递。当然，也可以采用热稳定性较好的结构或材料，减少热量的积累导致车床零部件的形变，最终能减小这些形变部件的切削质量的影响。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (9)
1.一种齿坯切削工艺，其特征在于，包括如下步骤：
11)切削所述齿坯的端部定位面；
12)切削所述齿坯的轮缘面；
步骤11)和步骤12)均利用倒立车床采用干切技术实施切削，铁屑的飞溅方向与所述齿坯的转动方向相反，在切削的过程中采用气冷的方式对所述齿坯和车刀实施冷却。
2.根据权利要求1所述的切削工艺，其特征在于，采用气冷的方式对所述齿坯实施冷却，包括：采用压缩空气对所述齿坯和所述车刀实施冷却。
3.根据权利要求2所述的切削工艺，其特征在于，采用液态氮对所述齿坯和所述车刀实施冷却，液态氮的温度为-45℃，采用直接喷射的方式喷射到步骤11)和步骤12)的切削部位。
4.根据权利要求1所述的切削工艺，其特征在于，步骤11)中采用的车刀为端面车刀；步骤12)中采用的车为轮缘车刀；其中：
所述端面车刀包括第一固定部和第一车刀主体，所述第一车刀主体与所述第一固定部的端面呈设定角度，所述设定角度为钝角；所述第一固定部的端面与所述齿坯的端面平行，所述第一车刀主体朝着靠近所述齿坯的端面方向倾斜；
所述轮缘车刀包括第二固定部和第二车刀主体，所述第二车刀主体与所述第二固定部的端面位于同一平面内，且与所述齿坯的端面平行。
5.根据权利要求4所述的切削工艺，其特征在于，所述端面车刀和所述轮缘车刀均为浩恩非标设计车刀。
6.根据权利要求4所述的切削工艺，其特征在于，所述第一车刀主体和所述第二车刀主体的表面均涂有辅助涂层。
7.根据权利要求6所述的切削工艺，其特征在于，所述辅助涂层包括内涂层和外涂层，所述内涂层的硬度大于所述外涂层的硬度。
8.根据权利要求6所述的切削工艺，其特征在于，所述辅助涂层为超硬涂层，所述超硬涂层的硬度大于所述第一车刀主体和所述第二车刀主体的硬度。
9.根据权利要求6所述的切削工艺，其特征在于，所述辅助涂层为合金涂层。
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