弧齿绿色环保干式切削1.doc

弧齿绿色环保干式切削一、 前言：传统的弧齿锥齿轮切削加工采用普通高速钢刀具在切削冷却润滑油的冷却下进行切削加工加工时由于切削热导致油烟的大量挥发造成工厂作业环境的污染，废弃同时也危及到操作者的健康；另外切削油的使用而发生的费用，如废油处理费、切削油费、油雾分离器和切削油循环系统的耗电费等等大大了增加制造成本。随着全球环境意识的增强以及环保法规的要求越来越严格，切削液对环境的负面作用也越来越明显。据统计，二十年前，切削液的费用不到工件成本的3%左右，目前，在高生产率的生产企业，切削液的供给、保养及回收处理费用加在一起要占到工件制造成本的13%-17%，而刀具费用仅占2%-5%。在与切削液有关的总费用中，有22%左右是切削液的处理费用。据估计，如果20%的切削加工采用干式切削加工，总的制造成本可降低1.6%。对环境无污染的绿色制造被认为是可持续发展的现代制造业模式。而在加工过程中不用任何切削液的干切削正是控制环境污染源头的一项绿色制造工艺，它可获得洁净、无污染的切屑，省去了切削液及其处理等大量费用，可进一步降低生产成本。因此无切削油的弧齿干式切技术已成为可持续发展的绿色制造，清洁生产的绿色加工，是当今弧齿切齿加工的发展趋势。二、 试验齿坯材料及组织状态加工齿轮产品：153从动锥齿轮；齿数：41齿；模数：10.588弧齿锥齿轮干式切削对材料和齿坯的正火质量和金相组织要求很严。材料选用“CGMA001车辆齿轮钢采购标准”规定的A类标准钢材料。材料牌号：20CrMnTiH5；齿轮锻件中频感应加热；模锻，锻坯的加热温度为1200。锻后需进行等温正火处理。等温正火在连续式等温正火自动生产线上进行。等温正火工艺如表3。材质节拍min各区加热温度冷却规范等温1 区2 区3区4区风冷温度1 区2区20CrMnTiH518780900950950760700680670等温正火后其金相组织如图1；为等轴状的珠光体+铁素体组织，硬度的波动性要小，在1015个HB之内，硬度在HB170左右。 图1三、 刀具干切削不仅要求刀具材料具有极高的红硬性和热韧性，而且还必须有良好的耐磨性、耐热冲击和抗粘结性。作为弧齿锥齿轮切齿所用的刀具均为复杂刀具，加工制造复杂，刃磨也复杂，目前应用于干式切削加工的刀具材料主要是:超细硬质合金、陶瓷、立方氮化硼和聚晶金刚石等超硬度材料。然而这些材料不仅材料价格昂贵，并且难以加工刃磨。同时这类材料一般较脆，即热韧性不好，故不适用于进行断续切削。为利于加工制造并降低刀具成本，我们选用了双金属弧形齿锥齿轮铣刀；刀齿体与刀片呈两体结构，刀片镶在刀体上，刀体与刀片钎焊一起，其材质分两部分，刀片采用进口粉末冶金高速钢ASP2052。该材料由高钴，高钒；高钨细碳化物颗粒熔炼而成，具有高的抗弯强度；抗冲击性；抗剪切性和硬度，其表面硬度可达HRC69以上，红硬性可达650度以上。刀体采用较廉价的合金工具钢。从而降低了刀具的总成本。由于刀具为高速钢材料，因此现有的刃磨设备和砂轮都能使用。采用涂层技术 对刀具进行涂层处理，是实现干式切削的关键。高速钢经过PVD;TiAlN涂层处理后，可以用于干切削。TiAlN涂层具有很高的硬度，可达HV2000以上，有极好的耐磨性，又有摩擦系数小切屑易流出的优点，有优良的替代冷却液的功能，切削刀具涂层：TiNAl；切削刀具涂层厚度：0.0030.005四、切削设备及切削参数：设备型号：Y2155切削设备价格：23万元切削产品图号：153系列2402N4026切削产品材料：20CrMnTiH切削产品组织及状态：等温正火；正火组织为等轴状珠光体加铁素体组织。切削产品硬度：HB170切削刀具材料：ASP2052切削刀具硬度：HRC69切削刀具前角度数：18度切削速度；主轴转速50转/分；切削速度48米/分切削进刀量：0.18单件切削时间：15分钟切削铁屑厚度：0.18切削铁屑硬度：HRC2728一次切削件数：139件/7.7；179件/11.19原切齿单件刀具成本：1.26元/件一次刀具刃磨深度：0.3重磨后一次切削件数：67件；136件;(重磨后一次刃磨深度：0.3整盘刀切削件数：齿轮单件切削铁屑重量：4。64KG油铁屑销售价：2950元/吨干铁屑销售价：3750元/吨齿轮湿削单件耗油量：0.6KG;合5.81元切削油价格：8300元/吨齿轮湿切后表面粗糙度：3.2齿轮干切后表面粗糙度：1.6M2涂氮化钛高速钢刀具价格：1630元/盘+28*32元（涂层费用）2526元/盘M2氮铝化钛刀具价格：1630元/盘+33.6*32元（涂层费用）2705.2元/盘ASP2052氮铝化钛涂层高速钢镶片刀具价格：1630*1.2+33.6*32（涂层费用）1956+1075.23031.2元ASP2052高速钢镶片刀具价格：1956元/盘磨刀机型号：MB6745A一次刃磨时间：20分格里森公司干切设备及条件；机床：凤凰600HC机床价格：95万美元刀具PENTAC刀具，即整体工棒关硬质合金刀头。刀头材质：瑞典Sandvik公司的H10F每根刀条价格：208美元每盘刀需刀条数：36根每盘刀刀条价格；7488美元磨刀机：格里森公司BPG刀盘磨床磨刀砂轮