非标准刃具的热处理工艺设计实例（14）

伯龙马

      如题
     14. 通用高速钢齿轮滚刀的热处理工艺
    （1）齿轮滚刀用料及质量要求  由于齿轮滚刀工作时承载较重，要求精度高、内孔尺寸稳定性好，在性能上要求足够高的硬度和强度、较高的耐磨性和热硬性和较好的可磨削性以及一定的韧性等。因此，通常用高速钢W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2制作，在切削难加工材料或高速切削时，常选用W6Mo5Cr4V2Co5、W2Mo9Cr4VCo8钢制作。对原材料质量要求
    1）由于大直径棒料碳化物偏析较严重。因此，制作较大规格齿轮滚刀的材料必须经过反复锻造，毛坯碳化物不均匀度≤5级。
    2）图1a所示的模数为M5的齿轮滚刀，用料为W18Cr4V钢
    3）毛坯锻后组织不得有任何裂纹、折叠和过热现象。
    4）毛坯脱碳层深度不得超过切削加工预留量的1/2。
  （2）齿轮滚刀热处理技术要求
    1）硬度：切削一般材料要求63～66HRC；切削难加工材料要求65～68HRC。
    2）晶粒度为10.5～11级。
    3）变形度：邻齿螺距±0.04mm；三圈螺距±0.06mm；内孔和键槽不得超过预留磨量的1/2。
    4）表面不得氧化脱碳和腐蚀。
  （3）热处理工艺性分析  该滚刀的失效特点是在长期使用过程内孔胀大而失去精度；有时内孔淬火后尺寸超差，甚至产生纵向裂纹；个别情况出现表面腐蚀等。因此，解决上述问题是热处理的关键。具体采用如下措施。
    1）为减少滚刀孔径和轴向变形，滚刀粗铲加工后进行600～650℃，保持4～6h随后炉冷的去应力退火。
    2）为降低切削加工表面粗糙度，在粗加工后进行硬度为38～43HRC的调质处理。
    3）考虑该滚刀模数较大（M5），采用偏低的淬火加热温度，确保晶粒度为10.5～11级，有利于减少淬火变形和提高韧性。
    4）采用完全贝氏体等温淬火，即淬火冷却和第一次回火冷却均予以等温处理见图1齿轮滚刀及其淬火回火工艺曲线。旨在减少回火过程产生的马氏体数量。
    5）淬火冷却过程，先在500～550℃分级，一方面减少热应力，另方面避免直接淬入硝盐浴中发生高温腐蚀。
    6）为避免滚刀在使用过程发生时效变形，回火后进行360～380℃，保持6～8h的稳定化处理等。如果有条件，进行冷处理效果会更好。
   （4）淬火回火工艺设计  W18Cr4V钢滚刀完全贝氏体淬火回火工艺见图1b所示。
                                                                图1  W18Cr4V钢滚刀完全贝氏体淬火回火工艺曲线
                                                                      a）齿轮滚刀示意图    b）淬火和回火工艺

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