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​专业案例分析:齿轮加工如何避免磨削裂纹

在齿轮加工过程中,如果齿轮磨削过程中出现一批齿面磨削裂纹,将降低产品合格率,影响生产效率和企业利润。如何从齿轮热处理工艺、磨齿参数、磨齿冷却液和部分磨齿等方面研究制定改进措施,防止质量事故的发生,对齿轮加工企业具有重要意义。

​专业案例分析:齿轮加工如何避免磨削裂纹

齿轮加工过程中,如果齿轮磨削过程中出现一批齿面磨削裂纹,将降低产品合格率,影响生产效率和企业利润。如何从齿轮热处理工艺、磨齿参数、磨齿冷却液和部分磨齿等方面研究制定改进措施,防止质量事故的发生,对齿轮加工企业具有重要意义。

​专业案例分析:齿轮加工如何避免磨削裂纹

案例情况:

磨齿过程中出现大量的齿面磨削裂纹。磨削裂纹分布在不同模数、不同齿数的齿轮上。

分析:

(1)从裂纹形状分析

齿面裂纹为网状裂纹,裂纹齿面烧伤严重,证明齿面裂纹是磨削后产生的,是磨削裂纹。烧伤表明磨削时冷却能力差。改进了齿形参数后,效果越来越好。最后改进冷却油后,磨削裂纹完全消失。

(2)从裂纹位置分析

裂纹总是集中在几个连续齿的右齿面上,说明热处理导致齿轮局部齿变形较大。磨削这些齿时,磨削量大,在正常冷却条件下无法满足冷却能力。导致齿面烧伤和磨削裂纹。

原因排查:磨削裂纹原因分析

​专业案例分析:齿轮加工如何避免磨削裂纹

​专业案例分析:齿轮加工如何避免磨削裂纹

1.热处理

有三种不同的方法来确认它是否是热处理问题:

(1)渗碳、缓冷、二次加热、坑炉调质;

(2)箱式多用炉一次渗碳、调质;

(3)热处理由一次回火改为二次回火;

热处理结果:

坑炉加工的齿轮有2个齿轮,相邻4、5齿的右齿面有啮合裂纹,齿轮其它部位无裂纹;

磨齿多在炉内加工,发现相邻齿轮右齿面有大量的啮合磨削裂纹;

两次回火的齿轮也有磨削裂纹。这种改进对控制磨削裂纹的发生没有起到显著作用。

对齿面有裂纹的齿轮,热处理组织的显微检验表明,齿轮齿左右齿面的熔深基本相同,但由于右齿面烧伤严重,烧伤后也出现了金相组织。使维氏硬度从表面到0.4毫米处的硬度低于相应位置的左齿表面。

2.磨齿因素

R800 HOFLER磨齿机:

通过调整研磨工艺参数和研磨条件:

(1) 改变油嘴位置,使油嘴靠近工件,使油嘴与砂轮的距离更均匀。

(2) 调整重叠率,使砂轮表面稍粗糙,在磨削过程中带走一些热量。

(3) 增加砂轮修整次数(粗磨7次,细磨10次),使砂轮表面更锋利。

(4) 增加行程数(同一模数齿轮的行程数从10增加到12,增加到14,增加到16),以减少磨削过程中的磨削热。

结果:

通过以上4点的变化,没有效果,磨两片一片。根据上述情况,再次调整,换成H700 HOFLER磨齿机上磨齿。

R700 HOFLER磨齿机:

研磨参数基本上是

与R800 HOFLER研磨机相同。用稍有不同的冷却方法磨削5个齿轮,经检查无裂纹,说明R800 HOFLER磨齿机的磨削工艺和磨削条件存在问题。

重新调整R800 HOFLER磨齿机:

由于没有新的鼓可用,把R800 HOFLER金刚鼓轮左右调换。为了完全过滤切削油中的杂质,更换滤网。增加喷嘴的长度,使喷嘴更靠近砂轮与齿轮磨片的结合部,使冷却更充分。

上述调整已取得一定效果:磨削6片,仅1片已检测出磨削裂纹,其余裂纹均未出现。磨削参数的变化对防止磨削裂纹有明显的作用。

更换磨齿机滚筒。新的滚筒要求所有的研磨参数恢复到原来的规格。改进磨削参数后,对12块工件进行了磨削加工。经检查,仅1件发现磨削裂纹,其余裂纹均未出现。磨齿参数的变化对控制磨削裂纹的产生越来越有效。

继续改善研磨条件:

彻底清洁并更换R800 HOFLER研磨油,更换原油嘴并加长。改变R800 HOFLER磨齿机行程,提高磨齿速度。打磨前要注意校正,防止打磨不均匀。

更换冷却油,消除齿轮局部磨齿后,磨齿22个,磨齿正常。未发现磨削裂纹,达到了改进的目的。

试验结论:

(1)齿面磨削裂纹是由于磨削时冷却能力不足和磨削量不均(热处理变形过大)引起的。因此,在齿轮热处理过程中要注意工件的放置,以尽量减小齿轮热处理变形。

(2)磨齿前的对刀要非常仔细,磨齿两齿面的量要尽可能均匀。

(3)如果冷却油长期使用,其油性和清洁度会发生变化,因此应定期更换冷却油。

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