川石金剛石鉆頭-鎢鋼銑刀-上海金剛石鉆頭

強(qiáng)力噴丸是提高齒輪齒部彎曲疲勞強(qiáng)度和接觸疲勞強(qiáng)度的重要方法，是改善齒輪抗咬合能力、提高齒輪壽命的重要途徑。本文主要介紹齒輪加工中的強(qiáng)力噴丸工藝。

1、工作原理  

強(qiáng)力噴丸工藝主要是利用高速噴射的細(xì)小鋼丸在室溫下撞擊受噴工件表面，使工件表層材料產(chǎn)生彈塑性變形并呈現(xiàn)較高的殘余壓應(yīng)力，從而提高工件表面強(qiáng)度及疲勞強(qiáng)度。噴丸一方面使零件表面發(fā)生彈性變形，同時(shí)也產(chǎn)生了大量孿晶和位錯(cuò)，使材料表面發(fā)生加工強(qiáng)化。如圖1所示：

.    圖1-a   經(jīng)噴丸處理的零件表面    圖1-b 未經(jīng)噴丸處理的零件表面

噴丸對(duì)表面形貌和性能的影響主要表現(xiàn)在改變零件的表面硬度、表面粗糙度、抗應(yīng)力腐蝕能力和零件的疲勞壽命。零件的材料表層在鋼丸束的沖擊下發(fā)生循環(huán)塑性變形。根據(jù)材料的性質(zhì)和狀態(tài)的不同，噴丸后材料的表層將發(fā)生以下變化：硬度變化、組織結(jié)構(gòu)的變化、相轉(zhuǎn)變、表層殘余應(yīng)力場(chǎng)的形成、表面粗糙度的變化等。

2、    噴丸強(qiáng)度的測(cè)量方法

當(dāng)一塊金屬片接受鋼丸流的噴擊時(shí)會(huì)產(chǎn)生彎曲。飽和狀態(tài)和噴丸強(qiáng)度是噴丸加工工藝中的兩個(gè)重要概念。飽和狀態(tài)是指在同一條件下繼續(xù)噴擊而不再改變受噴區(qū)域機(jī)械特性時(shí)的狀態(tài)。所謂噴丸強(qiáng)度，就是通過打擊預(yù)制成一定規(guī)格的金屬片（即試片），在規(guī)定的時(shí)間使之達(dá)到飽和狀態(tài)的強(qiáng)弱程度，并用試片彎曲的弧高值來度量其噴擊的強(qiáng)弱程度。

目前，應(yīng)用最廣的美國機(jī)動(dòng)車工程學(xué)會(huì)噴丸標(biāo)準(zhǔn)中采用爾曼提出的噴丸強(qiáng)化檢驗(yàn)法——弧高度法，該方法由美國GM公司的J. O. Almen（爾門）提出，并由SAEJ442a和SAE443標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的測(cè)量方法，其要點(diǎn)是用一定規(guī)格的彈簧鋼試片通過檢測(cè)噴丸強(qiáng)化后的形狀變化來反映噴丸效果。對(duì)薄板試片進(jìn)行單面噴丸時(shí)，由于表面層在彈丸作用下產(chǎn)生參與拉伸形變，所以薄板向噴丸面呈球面彎曲。通常在一定跨度距離上測(cè)量球面的弧高度值，用其來度量噴丸的強(qiáng)度。測(cè)定弧高度值是通過將爾門試片固定在夾具上，經(jīng)噴丸后，再取下試片，然后用爾門量規(guī)測(cè)量試片經(jīng)單面噴丸作用下產(chǎn)生的參與拉伸形變量（即弧高度值）。如用試片測(cè)得的弧高值為0.35mm時(shí)，記作0.35A。

噴丸強(qiáng)度的另一種檢驗(yàn)方法為殘余應(yīng)力檢測(cè)，即對(duì)經(jīng)強(qiáng)力噴丸后的工件進(jìn)行殘余應(yīng)力的檢測(cè)，具體的檢驗(yàn)方法為X射線衍射法。在美國SAE J784a標(biāo)準(zhǔn)中推薦如下方法：X射線的入射和衍射束必須平行于齒輪的齒根，圓柱直齒輪和圓柱螺旋齒輪上的測(cè)量位置應(yīng)當(dāng)在齒根的寬度中央，照射區(qū)域必須集中在齒根圓角的中心，不能橫向延伸超出規(guī)定的齒根圓角表面深度的測(cè)量點(diǎn)，照射區(qū)域大小的控制可以通過對(duì)直光束和適當(dāng)遮蓋齒根表面實(shí)現(xiàn)；在每個(gè)選定受檢的齒輪上，最少要任選兩個(gè)齒進(jìn)行評(píng)估，兩齒間隔180。如果齒的有效齒廓受到保護(hù)沒有研磨，則可以認(rèn)為齒根研磨的用于表面下殘余應(yīng)力測(cè)量的齒輪未受損壞并且可以用于生產(chǎn)。

3、    噴丸對(duì)提高零件疲勞抗力的作用

a．借助表面冷變形實(shí)現(xiàn)材料表面強(qiáng)化的本質(zhì)在于冷變形造成材料表層組織結(jié)構(gòu)的變化、引入殘余壓應(yīng)力以及表面形貌的變化。

b． 噴丸使材料表面性能改善

c． 強(qiáng)化噴丸過程中，當(dāng)微小球形鋼丸高速撞擊受噴工件表面時(shí)，使工件表層材料產(chǎn)生彈、塑性變形，撞擊處因塑性形變而產(chǎn)生一壓坑，撞擊導(dǎo)致壓坑附近的表面材料發(fā)生徑向延伸。當(dāng)越來越多的鋼丸撞擊到受噴工件表面時(shí)，工件表面越來越多的部分因吸收高速運(yùn)動(dòng)鋼丸的動(dòng)能而產(chǎn)生塑性流變，使表面材料因塑性變化而產(chǎn)生的徑向延伸區(qū)域越來越大，發(fā)生塑性形變的表面逐步連接成片，則使工件表面逐步形成一層均勻的塑性變形層。塑性變形層形成后，繼續(xù)噴丸會(huì)使塑變層因繼續(xù)延伸而厚度逐步變薄，同時(shí)塑變層的徑向延伸會(huì)因受到鄰近區(qū)域的限制而導(dǎo)致重疊部分發(fā)生破壞，最終塑變層因持續(xù)的噴丸而剝落。所以必須對(duì)噴丸的時(shí)間加以嚴(yán)格的控制。

4、噴丸對(duì)滲碳齒輪表層殘余應(yīng)力的影響

關(guān)于噴丸使工件表面形成殘余應(yīng)力的原因，根據(jù)Al-Obaid等人的觀點(diǎn)：當(dāng)高速鋼丸撞擊到試樣表面，撞擊處產(chǎn)生塑性變形而殘余一壓坑，當(dāng)越來越多的鋼丸撞擊到試樣表面時(shí)，則會(huì)在試樣表層產(chǎn)生一層均勻的塑變層，由于塑性變形層的體積膨脹會(huì)受到來自未塑性變形近鄰區(qū)域的限制，因此整個(gè)塑變層受到一壓應(yīng)力。

由于殘余壓應(yīng)力及其分布對(duì)齒輪疲勞壽命有較大的影響，而噴丸強(qiáng)化工藝的優(yōu)劣將直接影響殘余應(yīng)力大小及其分布。因此準(zhǔn)確測(cè)定受噴零件的表層殘余應(yīng)力對(duì)于評(píng)價(jià)噴丸工藝的優(yōu)劣是一個(gè)行之有效的手段。

5、噴丸對(duì)零件表面粗糙度的影響

強(qiáng)化噴丸會(huì)引起零件受噴表面的塑性變形，使零件的表面粗糙度發(fā)生變化。表面粗糙度是一種微觀幾何形狀誤差，又稱為微觀不平度。表面粗糙度和表面波度、形狀誤差一樣，都屬于零件的幾何形狀誤差，表面粗糙度對(duì)于機(jī)器零件的使用性能有著重要的影響。噴丸對(duì)材料表面粗糙度的影響通常在Ra0.6～20mm范圍內(nèi)。在不改變工藝參數(shù)的條件下，材料原始表面粗糙度愈高，噴丸后的Ra值愈大。生產(chǎn)實(shí)踐證明，一般情況下，噴前表面粗糙度在6.3mm以下，噴丸可以提高或維持原表面粗糙度，如果原表面粗糙度在6.3mm以上，則噴丸后表面粗糙度有所降低。

在生產(chǎn)實(shí)踐中，要想獲得較理想的噴丸表面，應(yīng)從以下幾個(gè)方面著手：

提供較好的原始表面，Ra值應(yīng)在6.3mm以下；

選擇合理的鋼丸直徑和噴丸壓力；

在大直徑鋼丸噴丸強(qiáng)化后，采用較小鋼丸低壓力(不能改變噴丸強(qiáng)度值)覆蓋一次，可達(dá)到較好的表面粗糙度。

噴丸后的零件表面應(yīng)輕微打磨，打磨時(shí)要控制表面金屬去除量。這樣，既不損害噴丸的強(qiáng)化效果，又可改善表面粗糙度。當(dāng)然，這是一個(gè)多因素問題，不論采用什么方法，必須同時(shí)考慮其他因素的影響。

6 、工藝參數(shù)對(duì)噴丸效果的影響

對(duì)噴丸質(zhì)量有影響的主要有以下幾個(gè)方面：

鋼丸材料、鋼丸直徑、鋼丸速度、鋼丸流量、噴射角度、噴射距離、噴射時(shí)間、覆蓋率等。其中任何一個(gè)參數(shù)的變化都會(huì)不同程度地影響噴丸強(qiáng)化的效果。

a、鋼丸的材料、硬度、尺寸及粒度對(duì)噴丸效果的影響

鑄鐵丸和鑄鋼丸通常用于硬齒面齒輪的噴丸。鑄鐵丸的缺點(diǎn)是韌性較低，在噴丸過程中易于破碎、耗損量大，對(duì)破碎的鋼丸要及時(shí)分離，否則會(huì)影響受噴表面質(zhì)量。但鑄鐵丸的優(yōu)點(diǎn)是價(jià)格便宜、硬度高，可以使受噴表面產(chǎn)生較高的殘余壓應(yīng)力。鑄鋼丸與鑄鐵丸相比，其優(yōu)點(diǎn)是不易破碎，對(duì)受噴表面幾何形貌有利。但鑄鋼丸硬度較鑄鐵丸低，在其他條件相同時(shí)，受噴表面的殘余壓應(yīng)力低于鑄鐵丸。

一、前言

機(jī)械加工是指通過一種機(jī)械設(shè)備對(duì)工件的外形尺寸或性能進(jìn)行改動(dòng)的過程。按加工方式上的不同可分為切削加工和壓力加工。

二、機(jī)械加工基本常識(shí)

以下這些機(jī)械加工常識(shí)的匯總：

對(duì)切削溫度的影響：切削速度，進(jìn)給率，背吃刀量；

對(duì)切削力的影響：背吃刀量，進(jìn)給率，pdc金剛石鉆頭，切削速度；

對(duì)耐用度的影響：切削速度，進(jìn)給率，背吃刀量。

當(dāng)背吃刀量增大一倍時(shí)，切削力增大一倍；

當(dāng)進(jìn)給率增大一倍時(shí)，切削力大約增大70%；

當(dāng)切削速度增大一倍時(shí)，切削力逐步減??；

可以依據(jù)鐵屑排出的情況判斷出切削力，切削溫度是否在正常范圍內(nèi)。

當(dāng)所量的實(shí)踐數(shù)值X與圖紙直徑Y(jié)之大于0.8時(shí)車的凹圓弧時(shí)，副偏角52度的車刀（也就是我們常用的為35度的主偏角93度的車刀）所車出的R在起點(diǎn)位置的當(dāng)?shù)乜赡軙?huì)擦刀。

鐵屑顏色所代表的溫度：

白色小于200度

黃色220-240度

暗藍(lán)290度

藍(lán)320-350度

紫黑大于500度

手動(dòng)刀尖R補(bǔ)償公式：

從下往上車倒角：Z=R*（1-tan(a/2)）X=R(1-tan(a/2))*tan(a)從上往下車倒角將減改成加即可。

三、在數(shù)控車加工時(shí)，金剛石鉆頭規(guī)格，以下幾點(diǎn)應(yīng)特別注意：

（1）關(guān)于目前我國的經(jīng)濟(jì)數(shù)控車床一般選用的是一般三相異步電機(jī)通過變頻器完結(jié)無級(jí)變速，假如沒有機(jī)械減速，往往在低速時(shí)主軸輸出扭矩不足，假如切削負(fù)荷過大，簡(jiǎn)單悶車，不過有的機(jī)床上帶有齒輪檔位很好的處理了這一問題；

（2）盡可能使能完結(jié)一個(gè)零件或一個(gè)作業(yè)班次的加作業(yè)業(yè)，大件精加工特別要注意中心避免半途換刀確保能一次加工完結(jié)；

（3）用數(shù)控車車削螺紋時(shí)因盡可能選用較高的速度，以完結(jié)優(yōu)質(zhì)，出產(chǎn)；

（4）盡可能運(yùn)用G96；

（5）高速度加工的基本概念就是使進(jìn)給超過熱傳導(dǎo)速度，從而將切削熱隨鐵屑排出使切削熱與工件阻隔，確保工件不升溫或少升溫，川石金剛石鉆頭，因而，高速度加工是選取很高的切削速度與高進(jìn)給相匹配一起選取較小的背吃刀量；

（6）注意刀尖R的補(bǔ)償。

鈍化

什么是鈍化通過對(duì)進(jìn)行去毛刺，平坦，拋光的處理、從而進(jìn)步質(zhì)量和延伸使用壽命。在精磨之后，涂層之前的一道工序，其稱號(hào)現(xiàn)在國內(nèi)外尚不統(tǒng)一，有稱“刃口鈍化”、“刃口強(qiáng)化”、“刃口珩磨”、“刃口預(yù)備”等。為什么要進(jìn)行鈍化經(jīng)一般砂輪或金剛石砂輪刃磨后的刃口，存在程度不同的微觀缺口(即細(xì)小崩刃與鋸口)。在切削進(jìn)程中刃口微觀缺口極易擴(kuò)展，加速磨損和損壞?，F(xiàn)代高速切削加工和自動(dòng)化機(jī)床對(duì)功能和穩(wěn)定性提出了更高的要求，特別是涂層在涂層前必須通過刀口的鈍化處理，才能保證涂層的結(jié)實(shí)性和使用壽命。鈍化的意圖刃口鈍化技術(shù)，其意圖就是處理刃磨后的刃口微觀缺口的缺陷，使其鋒值削減或，上海金剛石鉆頭，到達(dá)油滑平坦，既鋒利鞏固又經(jīng)用的意圖。鈍化的主要效果為：刃口的圓化：去除刃口毛刺、到達(dá)經(jīng)確一致的倒圓加工。刃口毛刺導(dǎo)致磨損，加工工件的外表也會(huì)變得粗糙，經(jīng)鈍化處理后，刃口變得很潤(rùn)滑，極大削減崩刃，工件外表光潔度也會(huì)進(jìn)步。對(duì)凹槽均勻的拋光，進(jìn)步外表質(zhì)量和排削功能。槽外表越平坦?jié)櫥?，排屑就越好，就可完成更高速度的切削。一起外表質(zhì)量進(jìn)步后，也減小了與加工資料咬死的危險(xiǎn)性。并可削減40%的切削力，切削更流暢。涂層的拋光去除涂層后產(chǎn)生的突出小滴，進(jìn)步外表光潔度、添加潤(rùn)滑油的吸附。涂層后的外表會(huì)產(chǎn)生一些細(xì)小的突出小滴，進(jìn)步了外表粗糙度，使得在切削進(jìn)程簡(jiǎn)單產(chǎn)生較大的摩擦熱，下降切削速度。通過鈍化拋光后，小滴被去除，一起留下了許多小孔，在加工時(shí)可以吸附更多的切削液，使得切削時(shí)產(chǎn)生的熱量大大削減，可以極大得進(jìn)步切削加工的速度。