弧齒綠色環(huán)保干式切削1

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1、弧齒綠色環(huán)保干式切削一、前言：傳統(tǒng)的弧齒錐齒輪切削加工采用普通高速鋼刀具在切削冷卻潤滑油的冷卻下進(jìn)行切削加工加工時(shí)由于切削熱導(dǎo)致油煙的大量揮發(fā)造成工廠作業(yè)環(huán)境的污染，廢棄同時(shí)也危及到操作者的健康；另外切削油的使用而發(fā)生的費(fèi)用，如廢油處理費(fèi)、切削油費(fèi)、油霧分離器和切削油循環(huán)系統(tǒng)的耗電費(fèi)等等大大了增加制造成本。隨著全球環(huán)境意識(shí)的增強(qiáng)以及環(huán)保法規(guī)的要求越來越嚴(yán)格，切削液對(duì)環(huán)境的負(fù)面作用也越來越明顯。據(jù)統(tǒng)計(jì)，二十年前，切削液的費(fèi)用不到工件成本的3%左右，目前，在高生產(chǎn)率的生產(chǎn)企業(yè)，切削液的供給、保養(yǎng)及回收處理費(fèi)用加在一起要占到工件制造成本的13%-17%，而刀具費(fèi)用僅

2、占2%-5%。在與切削液有關(guān)的總費(fèi)用中，有22%左右是切削液的處理費(fèi)用。據(jù)估計(jì)，如果20%的切削加工采用干式切削加工，總的制造成本可降低1.6%。對(duì)環(huán)境無污染的綠色制造被認(rèn)為是可持續(xù)發(fā)展的現(xiàn)代制造業(yè)模式。而在加工過程中不用任何切削液的干切削正是控制環(huán)境污染源頭的一項(xiàng)綠色制造工藝，它可獲得潔凈、無污染的切屑，省去了切削液及其處理等大量費(fèi)用，可進(jìn)一步降低生產(chǎn)成本。因此無切削油的弧齒干式切技術(shù)已成為可持續(xù)發(fā)展的綠色制造，清潔生產(chǎn)的綠色加工，是當(dāng)今弧齒切齒加工的發(fā)展趨勢(shì)。二、試驗(yàn)齒坯材料及組織狀態(tài)加工齒輪產(chǎn)品：153從動(dòng)錐齒輪；齒數(shù)：41齒；模數(shù)：10.588弧齒錐齒

3、輪干式切削對(duì)材料和齒坯的正火質(zhì)量和金相組織要求很嚴(yán)。材料選用“CGMA001車輛齒輪鋼采購標(biāo)準(zhǔn)”規(guī)定的A類標(biāo)準(zhǔn)鋼材料。材料牌號(hào)：20CrMnTiH5；齒輪鍛件中頻感應(yīng)加熱；模鍛，鍛坯的加熱溫度為1200℃。鍛后需進(jìn)行等溫正火處理。等溫正火在連續(xù)式等溫正火自動(dòng)生產(chǎn)線上進(jìn)行。等溫正火工藝如表3。材質(zhì)節(jié)拍min各區(qū)加熱溫度冷卻規(guī)范等溫1區(qū)2區(qū)3區(qū)4區(qū)風(fēng)冷溫度1區(qū)2區(qū)20CrMnTiH518780℃900℃950℃950℃760℃700℃680℃670℃等溫正火后其金相組織如圖1；為等軸狀的珠光體+鐵素體組織，硬度的波動(dòng)性要小，在10－15個(gè)HB之內(nèi)，硬度在HB170

4、左右。圖1一、刀具干切削不僅要求刀具材料具有極高的紅硬性和熱韌性，而且還必須有良好的耐磨性、耐熱沖擊和抗粘結(jié)性。作為弧齒錐齒輪切齒所用的刀具均為復(fù)雜刀具，加工制造復(fù)雜，刃磨也復(fù)雜，目前應(yīng)用于干式切削加工的刀具材料主要是:超細(xì)硬質(zhì)合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金剛石等超硬度材料。然而這些材料不僅材料價(jià)格昂貴，并且難以加工刃磨。同時(shí)這類材料一般較脆，即熱韌性不好，故不適用于進(jìn)行斷續(xù)切削。為利于加工制造并降低刀具成本，我們選用了雙金屬弧形齒錐齒輪銑刀；刀齒體與刀片呈兩體結(jié)構(gòu)，刀片鑲在刀體上，刀體與刀片釬焊一起，其材質(zhì)分兩部分，刀片采用進(jìn)口粉末冶金高速鋼ASP2052。

5、該材料由高鈷，高釩；高鎢細(xì)碳化物顆粒熔煉而成，具有高的抗彎強(qiáng)度；抗沖擊性；抗剪切性和硬度，其表面硬度可達(dá)HRC69以上，紅硬性可達(dá)650度以上。刀體采用較廉價(jià)的合金工具鋼。從而降低了刀具的總成本。由于刀具為高速鋼材料，因此現(xiàn)有的刃磨設(shè)備和砂輪都能使用?！〔捎猛繉蛹夹g(shù)　　對(duì)刀具進(jìn)行涂層處理，是實(shí)現(xiàn)干式切削的關(guān)鍵。高速鋼經(jīng)過PVD;TiAlN涂層處理后，可以用于干切削。TiAlN涂層具有很高的硬度，可達(dá)HV2000以上，有極好的耐磨性，又有摩擦系數(shù)小切屑易流出的優(yōu)點(diǎn)，有優(yōu)良的替代冷卻液的功能，切削刀具涂層：TiNAl；切削刀具涂層厚度：0.003－0.005四、切

6、削設(shè)備及切削參數(shù)：設(shè)備型號(hào)：Y2155切削設(shè)備價(jià)格：23萬元切削產(chǎn)品圖號(hào)：153系列2402N4－026切削產(chǎn)品材料：20CrMnTiH切削產(chǎn)品組織及狀態(tài)：等溫正火；正火組織為等軸狀珠光體加鐵素體組織。切削產(chǎn)品硬度：HB170切削刀具材料：ASP2052切削刀具硬度：HRC69切削刀具前角度數(shù)：18度切削速度；主軸轉(zhuǎn)速50轉(zhuǎn)/分；切削速度48米/分切削進(jìn)刀量：0.18單件切削時(shí)間：15分鐘切削鐵屑厚度：0.18切削鐵屑硬度：HRC27－28一次切削件數(shù)：139件/7.7；179件/11.19原切齒單件刀具成本：1.26元/件一次刀具刃磨深度：0.3重磨后一次切

7、削件數(shù)：67件；136件;(重磨后一次刃磨深度：0.3整盤刀切削件數(shù)：齒輪單件切削鐵屑重量：4。64KG油鐵屑銷售價(jià)：2950元/噸干鐵屑銷售價(jià)：3750元/噸齒輪濕削單件耗油量：0.6KG;合5.81元切削油價(jià)格：8300元/噸齒輪濕切后表面粗糙度：3.2齒輪干切后表面粗糙度：1.6M2涂氮化鈦高速鋼刀具價(jià)格：1630元/盤+28*32元（涂層費(fèi)用）＝2526元/盤M2氮鋁化鈦刀具價(jià)格：1630元/盤+33.6*32元（涂層費(fèi)用）＝2705.2元/盤ASP2052氮鋁化鈦涂層高速鋼鑲片刀具價(jià)格：1630*1.2+33.6*32（涂層費(fèi)用）＝1956+1075

8、.2＝3031.2元ASP2052高速