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20CrMnTi鋼滲碳齒輪軸軸熱處理工藝及切削加工刀具參數(shù)
若遇到齒輪軸淬火后太硬 車不動(dòng)問題 歡迎技術(shù)咨詢 15638121553 吳百利 鄭州華菱市場(chǎng)部
摘要：通過對(duì)齒輪軸軸工作條件的分析，提出工藝要求并選定材料為20CrMnTi。然后通過鍛造.940±10℃正火.900~920℃滲碳+淬火以及180±10℃回火等一系列工藝，最終得到滿足工藝要求的齒輪軸軸。
前言：減速箱上的一些零件既要求表面有較高的硬度，保持高的耐磨性，又要求零件的心部有較高的韌性，以確保整個(gè)零件獲得足夠大的強(qiáng)度，因此該零件大多采用低碳鋼或低碳合金鋼制造。齒輪軸軸是減速箱結(jié)構(gòu)中的重要零件，擔(dān)負(fù)著傳遞動(dòng)力`改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的任務(wù)。根據(jù)齒輪軸軸工作的特點(diǎn)，應(yīng)選用低碳合金鋼或中碳鋼等，齒輪軸軸經(jīng)過正火或調(diào)質(zhì)，最后進(jìn)行滲碳或化學(xué)熱處理，既保證了齒輪軸區(qū)基體組織的綜合力學(xué)性能，又增加了齒輪軸軸的耐磨性`抗咬合性，提高了齒輪軸軸的疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性，延長(zhǎng)了齒輪軸軸的使用壽命。
一．齒輪軸軸工作條件和性能要求
減速箱中齒輪軸軸，擔(dān)負(fù)著傳遞動(dòng)力`改變運(yùn)動(dòng)速度和運(yùn)動(dòng)方向的任務(wù)。在速度變化和承受載荷時(shí)通常受到彎曲應(yīng)力，摩擦應(yīng)力，扭轉(zhuǎn)應(yīng)力等。與齒輪軸配合帶動(dòng)其它機(jī)件運(yùn)動(dòng)和向外輸出動(dòng)力（功率）。
對(duì)于軸部分來說，傳遞動(dòng)力過程中主要承受彎曲——扭轉(zhuǎn)載荷和一定的沖擊載荷的作用，要求有較高的靜扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和扭轉(zhuǎn)疲勞壽命，良好的耐疲勞性能及沖擊韌性。通常在齒輪軸和軸的交界部位會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，在長(zhǎng)期的運(yùn)轉(zhuǎn)和工作當(dāng)中，在應(yīng)力集中區(qū)易產(chǎn)生疲勞破壞，因此，彎曲和疲勞斷裂是齒輪軸軸的主要破壞形式。[4]
對(duì)于齒輪軸部分來說，其工作時(shí)通過齒面的接觸來傳遞動(dòng)力，其承受主要載荷作用在齒輪軸牙頂上，而齒根受到彎曲應(yīng)力的作用，其周期性的變化應(yīng)力使牙齒疲勞斷裂或脆性折斷，而齒面受到接觸應(yīng)力的作用，在壓力過大而潤(rùn)滑又不充分時(shí)易發(fā)生粘著磨損，嚴(yán)重的會(huì)使齒面撕裂，因此受力狀態(tài)十分復(fù)雜，必須經(jīng)過化學(xué)熱處理才能滿足其工作要求。
對(duì)要求表面硬度高，而心部具有良好韌性的工件，如齒輪軸，齒輪軸軸，活塞銷，以及其它軸類零件，一般采用低碳鋼加工成型后對(duì)其進(jìn)行滲碳處理。在工作過程中齒面的磨損最大，而且齒根承受變載后的沖擊及周期性交變彎曲載荷，使用過程中有時(shí)出現(xiàn)脆性斷裂或疲勞斷裂，工作齒面受到較大的脈沖式接觸壓應(yīng)力及摩擦應(yīng)力作用，在傳遞動(dòng)力的過程中既有滾動(dòng)也有滑動(dòng)，加上外來硬質(zhì)點(diǎn)的磨損，因而會(huì)造成接觸疲勞麻點(diǎn)急深層的快狀剝落，另外在承載時(shí)受到變動(dòng)的載荷扭矩和沖擊作用，使齒端損壞。歸納起來有三種應(yīng)力的作用，即彎曲應(yīng)力，摩擦應(yīng)力和接觸應(yīng)力。
齒輪軸的主要失效形式為斷齒、磨損、疲勞斷裂及齒面蝕坑等，一般具體表現(xiàn)如下。
①齒輪軸齒面磨損。是指在咬合過程中，齒面上會(huì)產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)，使其表面發(fā)生了塑性變形而變得凸凹不平，金屬之間發(fā)生接觸和黏合，齒輪軸在滑動(dòng)過程中，二者之間產(chǎn)生磨損，因此又產(chǎn)生了新的摩擦力，齒面磨損是齒輪軸面相互摩擦的結(jié)果。
②彎曲疲勞斷裂。是齒輪軸咬合在齒根部會(huì)受到最大振幅的脈動(dòng)作用，或交變彎曲應(yīng)力的作用，造成齒部的斷裂。
③齒面磨損斷裂。齒輪軸在工作過程中，由于齒面上的接觸應(yīng)力超過了材料本身的疲勞極限強(qiáng)度，會(huì)產(chǎn)生接觸疲勞斷裂。
④表面麻點(diǎn)剝落、淺層剝落和深層剝落等。[6]
綜上所述，齒輪軸軸應(yīng)具有以下的力學(xué)性能：
具有足夠的強(qiáng)度，減少軸頸的翹曲變形，提高自抗震能力。
表面有高的硬度`彎曲疲勞強(qiáng)度`扭轉(zhuǎn)強(qiáng)度和耐磨性。
良好的抗疲勞強(qiáng)度和沖擊韌性，心部有最佳的強(qiáng)度和沖擊韌性。
從齒輪軸軸的工作條件來看，在耐磨性`疲勞強(qiáng)度與心部強(qiáng)度`沖擊韌性等方面配合要求比較高，在某種程度上高頻淬火或調(diào)質(zhì)很難滿足使用要求，而滲碳鋼經(jīng)過滲碳`淬火和低溫回火就能很好的保證工作的需要。因此，對(duì)齒輪軸軸進(jìn)行表面處理，可提高表面硬度和耐磨性，同時(shí)耐腐蝕和疲勞強(qiáng)度明顯提高。
齒輪軸軸滲碳的技術(shù)要求：表面含碳量為0﹒8﹪~1﹒05﹪，滲碳層厚度為0﹒9㎜~1﹒3㎜，滲碳淬火表面硬度不小于58~63HRC；低溫回火表面硬度為58~64HRC，心部硬度為32~45HRC；變形量小和心部組織符合要求。
加工20crmnti齒輪軸（淬硬鋼，淬火料，20crmnti齒輪軸）的專用刀片切削參數(shù)
加工20crmnti齒輪軸（淬硬鋼，淬火料，20crmnti齒輪軸）的專用刀片、立方氮化硼專用刀片----BN-S20和BN-H20牌號(hào)，分別用于粗加工和精加工。該兩種牌號(hào)車刀能有力的提高加工效率，節(jié)約生產(chǎn)時(shí)間，減少生產(chǎn)成本。該專用刀片也可車加工、銑削，鏜加工調(diào)質(zhì)鋼、氮化鋼、氮化件、滲碳20crmnti齒輪軸（滲碳20crmnti齒輪軸件）、熱處理后的高硬度20crmnti齒輪軸（熱后加工，熱后硬加工）、模具鋼（淬火后或調(diào)制后的）、20CrMnTi、SUJ2高碳鉻軸承鋼，Cr12MoV、硬度值在HRC45以上（HRC58，HRC62，HRC60，HRC65等更高硬度的）20crmnti齒輪軸件。
20crmnti齒輪軸時(shí)有以下特點(diǎn)：(1)硬度高、強(qiáng)度高，幾乎沒有塑性：這是20crmnti齒輪軸的主要加工削特點(diǎn)。當(dāng)20crmnti齒輪軸的硬度達(dá)到HRC50～60時(shí)，屬于最難加工的材料。(2)切削力大、切削溫度高：為了改善切削條件，增大散熱面積，專用刀片選擇較小的主偏角和副偏角。這時(shí)會(huì)引起振動(dòng)，要求要有較好的工藝系統(tǒng)剛性。(3)不易產(chǎn)生積屑瘤：20crmnti齒輪軸的硬度高、脆性大，加工加工易產(chǎn)生積屑瘤，被加工表面可以獲得較低的表面粗糙度。(4)刀刃易崩碎、磨損：由于20crmnti齒輪軸的脆性大，車加工屑與刀刃接觸短，切削力和切削熱集中在專用刀片刃口附近，易使刀刃崩碎和磨損。(5)導(dǎo)熱系數(shù)低：一般20crmnti齒輪軸的導(dǎo)熱系數(shù)為7.12 W/(m?K)，約為45號(hào)鋼的1/7。由于20crmnti齒輪軸的導(dǎo)熱系數(shù)低，切削熱很難通過切屑帶走，加快了專用刀片磨損。
華菱超硬刀片20crmnti齒輪軸時(shí)的切削參數(shù)
1）用華菱超硬刀片精20crmnti齒輪軸時(shí)：淬硬工件硬度高于45HRC，效果最好，工件硬度越高，切削線速度宜取低值，如車硬度為70HRC的工件，其切削速度宜選用60-80m/min；通常在切削硬度為HRC55～65的材料時(shí)，超硬專用刀片的切削速度應(yīng)在50～120m／min。銑削時(shí)的Vc=100～160m/min，每分鐘進(jìn)給量Vf=70～160mm/min；鉸削時(shí)Vc= 60～130m/min，ap=0.1～0.2mm，f=0.07～0.2mm/r。
2）淬硬工件大余量加工時(shí)：由于淬火變形等其他原因，當(dāng)淬硬工件車加工余量大于1mm時(shí)；專用刀片的切削阻力是精加工時(shí)的6-9倍。這時(shí)采用較小的進(jìn)給量來降低切削阻力是最有效的辦法；如果是對(duì)20crmnti齒輪軸進(jìn)行斷續(xù)切削加工，線速度設(shè)為精加工的2/3為佳;華菱BN-S20可以實(shí)現(xiàn)大縱深加工的同時(shí)，亦可承受間斷切削加工的沖擊。
3）當(dāng)精車20crmnti齒輪軸的切深在0.1～0.3mm，進(jìn)給量在0.05～0.025mm/r，精車后的工件表面粗糙度為Ra0.3～0.6μm，尺寸精度可達(dá)0.013mm。若能采用剛性好的標(biāo)準(zhǔn)數(shù)控車床加工，專用刀片的剛性好和刃口鋒利，則精車后的工件表面粗糙度可達(dá)Ra0.3μm，尺寸精度可達(dá)0.01mm，可達(dá)到用數(shù)控磨床加工的水平。
廠家直銷質(zhì)量三包購(gòu)買時(shí)請(qǐng)認(rèn)準(zhǔn)加工20crmnti齒輪軸專用專用刀片BN-S20牌號(hào)和BN-H20牌號(hào)超硬專用刀片，質(zhì)量三包全程技術(shù)服務(wù)，華菱超硬華菱超硬專用刀片與其他材質(zhì)專用刀片和同類產(chǎn)品相比有吃刀量大、抗沖擊性能好，高耐磨性，壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，歡迎垂詢，前期溝通如何是選擇適用專用刀片的重要步驟。
新型超硬超硬刀具在選用之前，配刀非常重要，想要更好的提高加工效率，降低加工成本，在購(gòu)買刀具之前，做好前期溝通是非常必要的。為公司量身訂做非標(biāo)成型刀具從而達(dá)到公司工件的加工要求。歡迎您的垂詢
