渗杂碳材高硬度齿轮研发难题的技艺探讨

　　若与被磨齿轮相啮合齿轮的参数未知时，为了保险起见，可按被磨齿轮与齿条啮合来计算，此时1′为：1′=mt(z12sint-1sint)。式中：mt――被磨齿轮端面模数;z1――被磨齿轮齿数;t――被磨齿轮端面压力角。

　　首件试磨件检测渐开线齿形精度时，应同时检测其长度，必须确保任意工作面1<1′，若被磨齿轮不满足这个条件就容易产生渐开线长度不足。

　　1.2齿根过渡曲线连接不好产生台阶齿根缺陷是指磨齿生产实践中容易发生的齿根几何形状缺陷。在制造过程中，约有50左右的齿轮有凸台，其中有的是齿根两边不对称，一侧凸台明显，一侧过渡好一些;有的是全齿宽都有凸台，凸台约占齿根的1/3.磨齿后齿根产生磨削台阶，会造成严重的应力集中现象，从而大大地削弱齿根弯曲疲劳，在制造过程中应避免磨削台阶的出现。

　　1.3“过磨”齿顶或齿根约30的“过磨”齿顶或齿根的现象出现在薄齿轮和部分端面有较深凹槽的大齿轮上。

　　1.4渗碳淬火磨削齿面损伤及齿面裂纹渗碳淬火齿轮容易产生齿面裂纹，废品率远比软齿面高，这是硬齿面齿轮成本高的原因之一。所以生产工艺规程制订要详细，以尽量降低废品损失。

　　2产生问题的原因与解决方案2.1渐开线长度不足的原因与解决方案(1)磨前滚刀设计不合理。使用磨前滚刀预加工齿形根部点的位置取决于触角长度，若加大触角长度，则沉割起始点的位置上移，那么渐开线长度将不足。设预加工齿形沉割起始点的曲率半径为1沉，要使渐开线长度满足要求，必须保证1沉<1′。

　　(2)实际留磨余量偏大。若实际留磨余量大于磨前滚刀设计的留磨余量，会造成预加工齿形切深减小，致使沉割起始点的位置上移，造成渐开线长度不足，所以留磨余量要与设计的一致。

　　(3)磨齿机调整不当。对于锥面砂轮型磨齿机，砂轮的调整深度不够会造成渐开线长度不足，所以，砂轮调整深度应保证1<1′;对于蝶形双面砂轮磨齿机0o磨削，主要是因为展成长度不足从而造成渐开线长度不足，计算展成长度时应保证1<1′。

　　(4)热处理变形。齿轮渗碳淬火后不可避免地会产生变形，从而导致磨出的各齿渐开线起始点的曲率半径1不等。所以，必须保证任意工作齿面1<1′，才能保证渐开线长度。

　　2.2齿根过渡曲线连接不好产生台阶的原因与解决方案(1)磨前滚刀设计不合理。磨前滚刀的触角高度应为单侧留磨余量与沉割深度之和，若沉割深度取值过小，会造成预加工齿形沉割深度过浅，从而在磨齿时使齿根产生台阶。为保证磨齿时不产生台阶，应使齿根沉割量H′≤(0.015mn0.1)，其中mn为齿轮模数。

　　(2)实际留磨余量偏大。实际磨齿余量不能大于所用滚刀的凸起量，否则就产生凸台。为防止实际留磨余量过大，粗滚时要给定具体的公法线尺寸及公差，一般工艺要求磨前滚齿时公法线尺寸按公差上差留余量0.44mm.

　　(3)热处理变形也会造成磨出的齿根过渡曲线不好，产生台阶，磨齿后由钳工用小型球状砂轮修磨，将齿根修磨成过渡圆滑曲线。

　　“过磨”齿顶或齿根的原因与解决方案造成“过磨”齿顶或齿根的主要原因是热处理变形太大或反变形。由于热处理时冷却不均匀，会造成渗碳淬火齿轮上面比下面胀得严重，呈锥度，或齿轮轴两端胀中间甚至缩小，呈鼓形。而正常情况下，齿轮外径胀量应为1‰～2‰，齿向胀量在0.4‰之内。

　　解决问题的办法是保证工艺的反变形量和磨前滚刀齿顶间隙要完全满足正常变形，对反常变形的渗碳淬火齿轮，可在淬火后精车工序时测量齿轮两端外圆尺寸，若比图纸要求大则精车齿外圆至要求。

　　渗碳淬火磨削齿面损伤及齿面裂纹产生的原因及解决方案2.4.1热处理的影响(1)残余奥氏体的影响：磨削时残余奥氏体会因为砂轮磨削时产生的热和压力而发生转变，同时可能伴随出现表面回火和磨削裂纹，所以残余奥氏体量应控制在30(质量分数)以内。

　　(2)渗碳层浓度的影响：渗碳层浓度过高，在渗层组织中容易形成风头碳化物或过多的游离碳化物，由于此物质极硬，在磨削过程中可能出现局部过热倾向并发生表面回火。因此，表面碳浓度应控制在0.75～0.95(质量分数)范围以内。

　　(3)脱碳的影响：热处理时，表面或环境保护不当会产生表面氧化，这样在齿面上就会产生一层薄的脱碳层从而引起磨齿砂轮过载或过热，造成表面回火。

　　(4)回火的影响：在保证硬度的前提下，回火温度尽可能高一些，回火时间尽可能长一些，这样可以提高渗碳淬硬面的塑性，而且使残余应力得以平衡或降低，改善表面应力的分布，降低出现磨齿裂纹的概率，提高磨齿效率。

　　(5)热处理变形的影响：若热处理变形过大，且磨齿操作不是在齿圈径向圆跳动大处开始磨削，则每次磨削在这些点上去除的磨削余量将是不正常的，从而导致烧伤及裂纹。可以通过预处理措施减小变形量，使齿坯组织细化和均匀化，减少渗碳淬火时的变形。

　　磨削条件的影响磨齿时砂轮的切削速度很高，砂轮与轮齿的接触面积又很小，产生的热量可能在接触区域形成很高的温度，从而导致磨齿损伤。

　　(1)磨齿余量的影响：磨齿余量过大会产生过多的磨削热，从而导致磨齿损伤，所以应尽可能减小磨齿余量。

　　(2)砂轮的影响：渗碳钢硬度高，砂粒易被磨钝，为了避免砂钝而产生大量磨削热，砂轮硬度宜选软一些，以便磨钝的砂粒及时脱落，保持砂轮的自锐性;在保证齿面粗糙度要求的前提下，宜选择较粗粒度的砂轮，以达到较高的去除量比率;要使砂轮冷却充分，并保持冷却液的纯净，同时控制冷却液的温度。

　　结束渗碳淬火硬齿面齿轮在加工过程中出现的问题已引起国内外齿轮制造行业的高度重视。本文对这些问题产生的原因进行研究分析，并提出了相应的解决方案，这对提高齿轮制造质量和技术水平具有一定的指导意义。