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銑削加工基礎知識

銑削加工基礎知識

銑削用量

銑削時的銑削用量由切削速度、進給量、背吃刀量(銑削深度)和側吃刀量(銑削寬度)四要素組成。其銑削用量如下圖所示。

銑削運運及銑削用量

切削速度Vc即銑刀大直徑處的線速度，可由下式計算：

式中Vc為切削速度(m/min)，d為銑刀直徑（mm），n為銑刀每分鐘轉數（r/min）。

進給量?，銑削時，工件在進給運動方向上相對刀具的移動量即為銑削時的進給量。由于銑刀為多刃刀具，計算時按單位時間不同，有以下三種度量方法。

（1）每齒進給量?Z(mm/z)指銑刀每轉過一個刀齒時，工件對銑刀的進給量（即銑刀每轉過一個刀齒，工件沿進給方向移動的距離），其單位為每齒mm/z。

（2）每轉進給量?，指銑刀每一轉，工件對銑刀的進給量（即銑刀每轉，工件沿進給方向移動的距離），其單位為mm/r。

（3）每分鐘進給量Vf，又稱進給速度，指工件對銑刀每分鐘進給量（即每分鐘工件沿進給方向移動的距離），其單位為mm/min。上述三者的關系為，

式中z為銑刀齒數，n為銑刀每分鐘轉速（r/min），

背吃刀量(又稱銑削深度ap)，銑削深度為平行于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸（切削層是指工件上正被刀刃切削著的那層金屬），單位為mm。因周銑與端銑時相對于工件的方位不同，故銑削深度的標示也有所不同。

側吃刀量(又稱銑削寬度ae)，銑削寬度是垂直于銑刀軸線方向測量的切削層尺寸，單位為mm。

銑削用量選擇的原則：通常粗加工為了保證必要的刀具耐用度，應優先采用較大的側吃刀量或背吃刀量，其次是加大進給量，后才是根據刀具耐用度的要求選擇適宜的切削速度，這樣選擇是因為切削速度對刀具耐用度影響大，進給量次之，側吃刀量或背吃刀量影響小；精加工時為減小工藝系統的彈性變形，必須采用較小的進給量，同時為了抑制積屑瘤的產生。對于硬質合金銑刀應采用較高的切削速度，對高速鋼銑刀應采用較低的切削速度，如銑削過程中不產生積屑瘤時，也應采用較大的切削速度。

銑削的應用

在臥式銑床上鏜孔（臥式銑床上鏜孔、臥式銑床上鏜孔用吊架、臥式銑床上鏜孔用支承套）

銑床的加工范圍很廣，可以加工平面、斜面、垂直面、各種溝槽和成形面（如齒形）。還可以進行分度工作。有時孔的鉆、鏜加工，也可在銑床上進行，如下圖所示。

銑削加工的應用范圍（a.圓柱銑刀銑平面 b.套式銑刀銑臺階面 c.三面刃銑刀銑直角槽 d.端銑刀銑平面e.立銑刀銑凹平面 f.鋸片銑刀切斷 g.凸半圓銑刀銑凹圓弧面 h.凹半圓銑刀銑凸圓弧面 i.齒輪銑刀銑齒輪 j.角度銑刀銑V形槽 k.燕尾槽銑刀銑燕尾槽 l.T形槽銑刀銑T形槽 m.鍵槽銑刀銑鍵槽 n.半圓鍵槽銑刀銑半圓鍵槽 o.角度銑刀銑螺旋槽）

銑床的加工精度一般為IT9～IT8；表面粗糙度一般為Ra6.3～1.6μm。

銑削方式

1.周銑和端銑

用刀齒分布在圓周表面的銑刀而進行銑削的方式叫做周銑；用刀齒分布在圓柱端面上的銑刀而進行銑削的方式叫做端銑。

與周銑相比，端銑銑平面時較為有利，因為：

（1）端銑刀的副切削刃對已加工表面有修光作用，能使粗糙度降低。周銑的工件表面則有波紋狀殘留面積。

（2）同時參加切削的端銑刀齒數較多，切削力的變化程度較小，因此工作時振動較周銑為小。

（3）端銑刀的主切削刃剛接觸工件時，切屑厚度不等于零，使刀刃不易磨損。

（4）端銑刀的刀桿伸出較短，剛性好，刀桿不易變形，可用較大的切削用量。由此可見，端銑法的加工質量較好，生產率較高。所以銑削平面大多采用端銑。但是，周銑對加工各種形面的適應性較廣，而有些形面（如成形面等）則不能用端銑。

2.逆銑和順銑

周銑有逆銑法和順銑法之分。逆銑時，銑刀的旋轉方向與工件的進給方向相反；順銑時，則銑刀的旋轉方向與工件的進給方向相同。逆銑時，切屑的厚度從零開始漸增。實際上，銑刀的刀刃開始接觸工件后，將在表面滑行一段距離才真正切入金屬。這就使得刀刃容易磨損，并增加加工表面的粗糙度。逆銑時，銑刀對工件有上抬的切削分力，影響工件安裝在工作臺上的穩固性。

順銑則沒有上述缺點。但是，順銑時工件的進給會受工作臺傳動絲杠與螺母之間間隙的影響。因為銑削的水平分力與工件的進給方向相同，銑削力忽大忽小，就會使工作臺竄動和進給量不均勻，甚至引起打刀或損壞機床。因此，必須在縱向進給絲杠處有消除間隙的裝置才能采用順銑。但一般銑床上是沒有消除絲杠螺母間隙的裝置，只能采用逆銑法。另外，對鑄鍛件表面的粗加工，順銑因刀齒首先接觸黑皮，將加劇刀具的磨損，此時，也是以逆銑為妥。

粉末冶金

粉末冶金是制取金屬或用金屬粉末（或金屬粉末與非金屬粉末的混合物）作為原料，經過成形和燒結，制作金屬資料、復合資料以及各種類型制品的工藝技能。廣義的粉末冶金制品業涵括了鐵石刀具、硬質合金、磁性資料以及粉末冶金制品等。狹義的粉末冶金制品業僅指粉末冶金制品，包括粉末冶金零件(占絕大部分)、含油軸承和金屬射出成型制品等。

工藝特點

1、 制品的致密度可控，如多孔資料、好密度資料等；

2、 晶粒細小、顯微安排均勻、無成分偏析；

3、 近型成形，原資料利用率＞95%；

4、 少無切削，切削加工僅40~50%;

5、 資料組元可控，利于制備復合資料；

6 、制備難溶金屬、陶瓷資料與核資料。

工藝基本流程

1、制粉

制粉是將原料制成粉末的進程，常用的制粉辦法有氧化物還原法和機械法。

2、混料

混料是將各種所需的粉末按必定的比例混合，并使其均勻化制成坯粉的進程。分干式、半干式和濕式三種，分別用于不同要求。

3、成形

成形是將混合均勻的混料，裝入壓模重約束成具有必定形狀、尺寸和密度的型坯的進程。成型的辦法基本上分為加壓成型和無壓成型。加壓成型中運用多的是模壓成型。

4、燒結

燒結是粉末冶金工藝中的關鍵性工序。成型后的壓坯經過燒結使其得到所要求的終物理機械性能。燒結又分為單元系燒結和多元系燒結。除普通燒結外，還有松裝燒結、熔浸法、熱壓法等特別的燒結工藝。

5、后處理

燒結后的處理，可以根據產品要求的不同，采納多種方法。如精整、浸油、機加工、熱處理及電鍍。此外，近年來一些新工藝如軋制、鍛造也運用于粉末冶金資料燒結后的加工，獲得較理想的效果。

首要運用

粉末冶金產品的運用規模非常廣泛，從普通機械制作到精密儀器；從五金工具到大型機械；從電子工業到電機制作；從民用工業到軍事工業；從一般技能到高技能，均能見到粉末冶金工藝的身影.

>>>>典型運用-轎車行業

轎車上很多運用了粉末冶金零部件

1.發動機部件

為了提高燃油經濟性與控制排放，轎車發動機的工作條件變得愈加嚴格。運用粉末冶金的閥座、閥導向、VCT和鏈輪等，可以具備高強度、高耐磨損性和尤秀的耐熱性。

進、排氣門座

齒輪

2.變速器部件

將近終成形的同步器齒環與兩層沖突資料和高強度資料相結合，制作了世界上地一個離合器轂。此外，經過高溫燒結的辦法，制作了高強度的零部件，如手柄式換擋齒輪和換擋撥叉。

轎車中粉末冶金變速器部件首要有：同步器輪轂、同步器環、泊車部件、列移位部件和控制桿等

同步器錐環

3、減振器部件

轎車、摩托車的減振器中，活塞桿及活塞導向閥等都是重要的零部件。考慮到減振器的安穩阻尼力，運用粉末冶金零件，具有高精密薄板表面，可以削減沖突，確保操作的安穩性，提高乘坐舒適性。

減震器零件

一個視頻簡略的介紹了傳統粉末冶金全進程 從車材變粉末然后約束燒結加工終成為轎車零件，由GKN制作。

>>>>典型運用-航空航天工業

航空工業中所運用的粉末冶金資料，一類為特別功用資料，如沖突資料、減磨資料、密封資料、過濾資料等等，首要用于飛機和發動機的輔機、儀表和機載設備。另一類為高溫高強結構資料，首要用于飛機發動機主機上的重要結構件。

航空剎車副-BY2-1587

航空過濾器

航空發動機用高壓渦輪粉末盤（航空報圖片）

>>>>典型運用-家用電器

有些家用電器資料和零件只能用粉末冶金辦法來制作，如冰箱壓縮機洗衣機、電風扇等中的多孔自潤滑軸承；有些家用電器資料和零件用粉末冶金辦法來制作質量更好、價格更低，如家用空調排風扇和吸塵器中的雜亂形狀齒輪和磁體等。

家用電器粉末冶金零件

典型運用-消費電子

>>>>典型運用-電動工具

電動、電氣工具零件

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差速器直錐齒輪機加工工藝

差速器直錐齒輪機加工工藝

一、錐齒輪作業原理和磨損原因直齒錐齒輪因具有傳動平穩、功率高、承載能力強及齒形簡單完成凈成形等優點，已在交通、風電及裝備制造業等基礎產業、很多領域內得到廣泛應用。

轎車、農機和裝載機后橋中的差速器齒輪因長期處于重載、沖擊等復雜多變的工況環境，若能在凈成形錐齒鍛坯精度的前提下，對機加工工藝進行充沛證明、優化，使得加工進程中的定位基準、檢測基準及裝置基準有機一致，確保其形位公役在一定范圍內能夠安穩操控，可有用進步機加工的功率和精度，進而進步錐齒輪的使用壽命，降低噪聲，進步傳動平穩性，具有非常重要的現實意義。

一般轎車差速器一般由四個行星齒輪、十字軸、兩個差速器半殼、兩個半軸齒輪及球面墊片、半軸齒輪墊片等相關附件組成（見圖1）。

圖　1

差速器殼體和行星齒輪十字軸連成一體，構成行星架。當轎車在平坦路面直線行進時，四個行星齒輪隨同行星架繞兩半軸齒輪軸線公轉，此刻行星、半軸齒輪處于相對靜止狀況。

當轎車轉彎行進時，必須習慣轉彎進程中外側驅動輪行程大于內側驅動輪行程的需求，兩輪子滾動的角速度就有差異，四個行星齒輪除隨同行星架繞兩半軸齒輪軸線公轉外，還各自繞本身的軸自轉，此刻行星、半軸齒輪的錐齒開始嚙合傳動，相嚙合的單齒受力并傳遞扭矩。

整個進程中跟著各單齒受力巨細不同（該力又可分解為齒輪齒面的圓周力和軸向力），各齒輪均產生不同程度違背錐心的趨勢，使得各行星、半軸齒輪分別壓緊球面墊片和半軸墊片，兩種墊片跟著齒輪的旋轉會同速或不同速地滾動，此刻墊片就會與齒輪接觸面和殼面子產生摩擦，久而久之，墊片就會呈現不同程度的磨損。

若齒輪以錐齒為基準檢測的半軸齒輪裝置面、行星齒輪的球面和內孔的形位公役超差嚴峻，整套齒輪在差速作業狀況下，就會對兩種墊片產生交替無序的載荷，愈加快了各墊片的無規律磨損。

整個差速器中的各零件，墊片本身就是易損件，但終端客戶的轎車在行進進程中，并不注重易損件的定期檢查和更換，導致因墊片磨損，使齒輪在需求正常嚙合處于作業狀況時不能正常嚙合傳動，六個齒輪的錐心會呈現不同程度的違背，使齒輪的各單齒接觸區嚴峻違背整個齒形中部而偏向齒頂和小端，跟著此狀況的加劇（有些墊片厚度會磨損一半或呈現楔形），愈加劇了殼面子和輪齒面的的磨損，齒輪面就會呈現點蝕、脫落或拉傷，更嚴峻的會呈現掉塊或碎齒，形成齒輪損壞。

從以上差速器齒輪的作業原理和損壞原因描繪，不難認識到差速器齒輪在機加工進程中操控各形位公役的重要性。

二、行星齒輪加工工藝剖析與改善

現在差速器行星齒輪機加工工藝流程大致為以下兩種：

①合格的精鍛件毛坯→冷切邊→拋丸→鉆孔→車內孔→車球面、背錐→熱處理→磨內孔→磨球面。

工藝流程①的首要工序如圖2所示。

圖　2

鉆孔--車內孔--車球面、背錐--磨內孔--磨球面

②合格的精鍛件毛坯→拋丸→車背錐→冷切邊鉆孔，車內孔、球面→熱處理→精車內孔、球面。

工藝流程②中的首要工序如圖3所示。

圖  3

車背錐--鉆孔，車內孔、球面--車內孔、球面

比照以上兩種行星齒輪的熱前、熱后加工工藝不難看出，工藝流程①中工序較多，定位基準在齒形與內孔間偶有轉化或呈現過定位現象，導致機加工進程占用設備多、投入人力多以及半成品屢次裝夾，質量不易操控，且終究精加工進程中因呈現過定位現象，導致形位公役超差嚴峻。

而工藝流程②中工序較少，個別工序兼并一次裝夾切削成形，且一直以凈成形的齒形為定位基準，并且熱處理后精加工時，行星齒輪以齒形定位，壓緊背錐，將內孔和球面一次精車成形，這樣使得以內孔為基準，檢測球面跳動時極易操控在0.03mm以內。這樣在確保鍛造工序錐齒齒形精度及熱處理后精加工齒形定位體精度、找正晶確前提下，加工內孔、球面至尺度后，以內孔為基準檢測錐齒齒圈跳動，可安穩地操控在0.04mm以內。

這樣結合前述行星齒輪在差速器總成內的裝置狀況，及無論是其行星架繞半軸齒輪軸線公轉，或行星齒在半軸齒輪外力作用下繞其本身軸線自轉，均能傳動平穩，噪聲較小，也排除了球面墊片、殼體內球面SR的非正常磨損，進步了齒輪的使用壽命。

三、半軸齒輪加工工藝剖析與改善

現在差速器半軸齒輪機加工工藝流程大致也有以下兩種：

①格的精鍛件毛坯→冷切邊→拋丸→鉆孔→車小端面、內孔→車外圓、裝置面、背錐→拉削內花鍵→熱處理→磨削外圓、裝置面。

工藝流程①中的首要工序如圖4所示。

圖　4

鉆孔--車小端面、內孔--車外圓、裝置面、背錐--磨削外圓、裝置面

②合格的精鍛件毛坯→拋丸→車小端面、外圓、裝置面、背錐→冷切邊→鉆孔、車內孔→拉削內花鍵→熱處理→磨削外圓、裝置面。

工藝流程②中的首要工序如圖5所示。

圖　5

車小端面、外圓、裝置面、背錐--鉆孔、車內孔--磨削外圓、裝置面

比照以上兩種半軸齒輪的熱前、熱后加工工藝能夠看出，工藝流程①中熱前工序較多，導致加工進程占用設備多、投入人力多，質量不易操控。

而兩個工藝流程中的熱后精加工工序，從字面上看沒有任何區別，但從工序圖中能夠看出，兩者的底子區別在于加工時的定位基準不同。

工藝流程①是以內花鍵鍵側定位磨削加工的，執行該工藝的廠家，僅是為了滿足圖樣要求及投合車橋廠家機械地按圖驗收的應付行為，是沒有從差速器的作業原理、齒輪的作業狀況及傳遞力和扭矩的狀況仔細剖析而采納的短期行為。半軸齒輪的內花鍵是與轎車半軸的外花鍵相配的，屬空隙合作，僅傳遞左右兩車輪轉彎行進時而形成的兩根轎車半軸自轉角速度不同而產生的扭矩。

如果按照用戶的圖樣機械地照抄照搬，為了應付以內花鍵為基準，檢測裝置端面、外圓的端、徑向跳動，勢必會因內花鍵的花鍵變形（鑒于國內現在的原材料、淬火油及淬火工藝現狀，熱處理花鍵變形很難像國外一樣得到有用而安穩的操控）而削弱對齒圈跳動的操控。

別的，以內花鍵定位脹緊的熱后加工方式，常常會因內花鍵變形巨細不一、形狀無規則，使花鍵孔呈現的錐度、橢圓度不同而導致件件齒輪在錐度花鍵軸上的軸向方位不一，由此而磨削出來的齒輪裝置面高低也會呈現散差較大的現象，從而導致磨削加工出的同批次半軸齒輪裝置距尺度極不安穩，而使裝置出的差速器總成半軸齒輪的軸向空隙不安穩，經常呈現滾動進程中的點卡現象及空隙較大，使流水線上的裝置工人頻頻更換調整墊片，影響裝置功率。或因裝置忽略時，沒有發現空隙過大，會形成差速器滾動異響，導致終究拆解總成。

而工藝流程②中，是以齒形定位、壓緊小端面，磨削裝置面和外圓的，裝置面相關于外圓軸頸的筆直度或端面跳動極易確保，一起以外圓、裝置面為基準，反測錐齒齒形的齒圈跳動，也較簡單地操控在0.08mm以內，這樣就很好地確保了錐齒輪外圓、裝置面、齒形等形位公役的特殊特性，一起也與齒輪終究歸納檢測時的檢測基準達到了一致，即以半軸齒輪的外圓和裝置面為基準，以行星齒輪的內孔和球面為基準，在錐齒輪專用歸納檢測儀上檢查以上對滾，檢測一對齒輪的裝置距變動范圍、側隙巨細、齒面接觸區巨細及方位等，類似于在差速器殼體內裝置、檢測、作業狀況的真實再現。

這樣就基本完成了差速器錐齒輪加工進程中的定位基準、檢測基準與裝置基準或作業基準的高度一致，有利于進步齒輪的加工精度，避免基準轉化形成的精度丟失，從而進步齒輪的使用壽命。