隨著機床、刀具（jù）等綜合技術的（de）發（fā）展，從20世紀80年代起，國內外企業（yè）已逐漸采用硬（yìng）齒麵刮削作為淬硬齒輪(40～65HRC)的半精、精加工方法（fǎ）。這種方法可加（jiā）工任意螺旋角、模數（shù）1～40mm的齒輪。普通精度(6～7級)硬齒麵齒輪，一般采用“滾—熱處理—刮削”工藝，粗（cū）、精加工在同一台滾齒機上即可完成（chéng）；齒麵粗糙度要求較高的齒輪，可在（zài）刮削後安排珩齒（chǐ）加工；對於高精度（dù）齒輪，則采用“滾—熱處理—刮削—磨”工藝，用刮削作半精加工工序替（tì）代粗磨，切除齒輪的熱處理變形，留下小而均勻的餘量進（jìn）行精磨，可以節約1/2～5/6的磨削工時，經濟效益十分顯著。對於大模數、大直徑、大寬度的淬硬齒輪，因無相應的大（dà）型磨齒機，一（yī）般隻能采用刮削加工。

1 硬（yìng）齒麵刮削的加工特點

淬硬齒輪熱處理前（qián）已由（yóu）前序滾刀切出全齒形，因而刮削滾刀隻對齒（chǐ）輪（lún）的齒形部分作微量（liàng）切削。容易磨（mó）損的刀齒頂刃部分不參（cān）與切削，隻有側刃參（cān）與切削。由於是從硬度很高的齒表切去薄薄的一層金屬，滾刀左、右側的切削刃同時（shí）齧合的齒數是變化的，很難保證刀齒左、右切削麵的切削量一（yī）致。切削力(尤其是沿（yán）滾刀（dāo）軸向的分力)的周（zhōu）期性波動（dòng）極易引起滾齒機的振動、讓刀打滑等，導致（zhì）滾刀急劇磨損甚至崩刃。

目（mù）前國（guó）內外一般采用大負前角的硬質合金滾（gǔn）刀加工淬硬齒輪。硬質合金滾刀的硬度（dù）和（hé）耐磨性較好（hǎo），但韌性和抗熱（rè）裂性能較差。以下從（cóng）機床、刀具、夾具、齒坯、切削液、切削（xuē）參數（shù）等方麵逐一討論如何充分發揮這（zhè）種切削方式的優勢。

2 影（yǐng）響（xiǎng）硬齒麵刮削的主要因素及應對措施

機床 硬齒麵刮削時切削力具有起伏、間歇及強烈的衝擊性，為（wéi）此（cǐ），必須提高傳動鏈的（de）扭轉（zhuǎn）剛度，減小傳動間隙，因而滾齒機需要有足夠的幾何（hé）剛度、運動（dòng）精（jīng）度及良好的（de）熱力學性（xìng）能（néng）。並有（yǒu）兩（liǎng）點（diǎn）比較嚴格的要求：①驅動工作台回轉的分度蝸輪副的間隙應（yīng）盡量小。該間隙對振動和齒形誤差影響較大，一（yī）般采取在滾齒機上安裝分度蝸輪副預緊或消除間隙的裝置來減小振動和齒形誤差。新一代的滾齒機常（cháng）設計（jì）為無側隙的雙（shuāng）蝸輪副機構；②滾刀刀杆的剛性要好，振擺要小，應耐磨。刀杆的軸向跳動和徑向跳動應嚴格控製在0.01mm以（yǐ）內，其中軸向（xiàng）跳動應盡量小。主軸止推軸承應耐磨，間隙要小。

1) 齒坯粗加（jiā）工 硬齒麵刮削隻對齒輪的齒形部（bù）分進行加工，而不對齒頂和齒根進行切削。為避免刮削時硬質合金滾刀的頂刃參與切削(易崩刃)，淬火前粗切齒輪時應切至（zhì）全齒深或作適量的（de）根（gēn）切。因此，粗加工所用滾刀應采用特殊的修正齒形，如帶凸角滾刀，滾刀（dāo）的齒頂高為(1.3～1.4)m。最好采用由刀具供應商（shāng）提供（gòng）的與硬質合金滾刀配（pèi）套的刮前（qián）滾刀。

2) 粗加工時合理選擇（zé）齒側預留刮削餘量十分重要。確定預留刮削餘量應（yīng）遵循如下（xià）原（yuán）則：即後序加工能夠消除一批（pī）因工（gōng）件熱處理（lǐ）後所產生的不同誤差，一般單（dān）側齒麵刮削餘量為0.3～0.6mm，模數小於3mm的小齒輪，其齒側麵在公法（fǎ）線（xiàn）長度上的刮削餘量以0.11～0.15mm為宜，熱處理變形較大的區域（yù）餘量可留1mm，此時應多（duō）次走刀。

3) 工件裝夾與對刀 夾具的精度、穩定性對齒輪的導程（chéng）、齒形、跳動等精度都有很大的影響。工件的裝夾剛性要好（hǎo），以減小切削振動（dòng）。夾具與工作台、夾（jiá）具與齒坯的同軸度也是兩項重要指標。裝夾時應測量（liàng）齒坯的徑向跳動和（hé）端麵跳動，並調整至最佳狀態。為了把工件左、右齒麵的熱處理（lǐ）變形量（liàng）都（dōu）切掉，又由於加工淬硬齒輪（lún）時切下的切屑硬而薄，兩側切屑厚度的不均易使切削力波動大，引起崩刃，因此必（bì）須認真對刀，盡量（liàng）使兩（liǎng）側切屑等厚。批量生產時，當首件與滾刀的位置調整好以後，可依靠夾具對中。對（duì）刀裝置對大模數齒輪尤其重要，數控機床可用程序（xù）實現對刀。

4) 滾刀 滾刀是影響硬齒麵刮削的關（guān）鍵因素。

a. 大負（fù）前角 刮削（xuē）淬硬齒輪時滾刀切入、切出時間短，齒麵的強度、硬度高，刮削力具有間歇性，加（jiā）工過程中會產生（shēng）強烈的衝擊力，這是硬質（zhì）合金滾刀崩刃的主要原因。因此，把刮削滾刀設計（jì）成大負前角，加工時，滾刀先由側刃的根部切入，逐漸移向齒（chǐ）頂，形成一種斜角切削過程，增大了（le）切削刃的有效工作長度（dù），形成一種“推切”，可使滾刀更好地承受加工淬硬齒輪（lún）時產（chǎn）生的較（jiào）大應力，減輕切削振（zhèn）動，因而切削刃受到的衝擊（jī）和崩刃（rèn）的可能性都減小了，刀齒的（de）磨損也相應減小。國內有學者研製出了一（yī）種前刀麵為凸曲（qǔ）麵的刮削滾刀，其側刃的（de）抗（kàng）崩刃性和重磨次數等均比平前刀麵滾（gǔn）刀有進一步的提高。

滾刀負前（qián）角的大小將直接影響刀具刃磨後齒形精度的保持性以及抗崩（bēng）刃的能力。負前角越大，精度（dù）保持性越差；但負前角過小，刀具抗崩（bēng）刃能力也小，因此，在確定前角大小時要（yào）綜合考慮這（zhè）兩點。根據被（bèi）加工齒輪的齒麵（miàn）硬度。

b. 刀具材料與塗層 硬齒麵刮削過程中，刀具承受著較大（dà）的衝擊載荷、較（jiào）高的（de）切削溫度和強烈的摩擦，因（yīn）此（cǐ），要求刀具材料（liào）具有（yǒu）很（hěn）高的衝擊韌性、耐磨性和耐熱性。

近年來，WC/Co基細晶粒硬質合金已成為齒輪加工技術中的（de）一種重要材料。它是由硬質相（xiàng）碳化鎢(WC)和硬度（dù）較低的金屬粘結相鈷(Co)燒結而成（chéng）。成份（fèn）相同的硬質（zhì）合金，WC晶粒小於1μm時（shí），其硬度和抗壓能力比晶粒為1～3μm的普（pǔ）通硬質（zhì）合金大大提高。超細（xì）晶粒硬質合金(≤0.5μm)具有很高的抗彎及（jí）抗（kàng）拉（lā）強度，現代製造技術可以生產出均質的超細晶粒硬質合金。含WC和Co分別為（wéi）94%和6%的超細晶（jīng）粒硬質合金，其硬度和抗彎（wān）強度可分別達2000HV30和4000MPa。

刀具塗（tú）層（céng）可采用化學氣相沉積法(CVD法)和物理氣相沉積法(PCD法)。目前已經研製出PVD法塗層硬質合金，這還是一項（xiàng）新（xīn）技術，主要采用（yòng）TiN作塗層材料。人們還研製出（chū）其它基於TiN的塗（tú）層材料（liào），其（qí）中，TiCN和TiAlN已用於商業化生產。

5) 切削參數 與其它切削加工方法一樣，硬齒麵刮削在（zài）確定進給速度和（hé）進給量時也要綜合考慮多（duō）種因素，盡可能優化加工。需要考慮的主要因素包（bāo）括（kuò）：機床的剛性、工件所要（yào）求的精度、齒坯預處理（lǐ）情況、工件夾具及機床的狀況等。

a. 切削速度： 一般為40～140m/min。它取決（jué）於機床運轉條件、工件硬度和（hé）模數。高速滾齒時的表麵粗糙度值較小，但是，切削速度提高後，滾齒機振（zhèn）動加劇，容易損傷滾刀刀刃，因此，一（yī）般齒輪硬度很高時用低速，不太（tài）高時用（yòng）高速，這樣滾刀的磨損比較小。

b. 軸向進給量：一般為1～5mm/r。工件硬度越均勻，滾齒（chǐ）機的剛性越好，進給量可以越大。進給量越大，滾（gǔn）刀磨損越（yuè）小。為延長滾刀壽（shòu）命，應選用較大的進給量而不是較小的進給量。但進給量大時進給（gěi）波紋也較大，所以一般隻有（yǒu）在後續磨削加工工序時才使用盡可能大的進給（gěi）量，以延長滾刀壽命。它可通過下麵（miàn）公式來確定（dìng）：

滾刀每轉軸向進給量=cos•(4•D/sin)1/2，mm

式中——齒輪螺旋（xuán）角（jiǎo） ，——齒輪節圓處允許的（de）進（jìn）給波紋深度（dù），mm ，——齒輪壓力角

D——滾刀外徑，mm

b. 切削厚度：根（gēn）據刮削餘量確定。淬硬齒輪的單側齒麵刮削餘量一般為0.3～0.6mm。可一次切除，但過大的（de）切削用量將降低（dī）刀具的耐用度。

c. 刮削方（fāng）式：機床蝸輪副存在間隙時，采用順刮比逆刮（guā）要好，可消（xiāo）除間隙（xì）帶來的振動和誤差，減小崩刃。

6) 切削（xuē）液 硬齒麵刮削可（kě）采用幹式切削（xuē）。如果采用濕式切削，則所用切削油必須為低粘度切削油，因為硬（yìng）齒麵刮削使用切削油的（de）主要目的是冷卻（què）而不是潤滑。若使用高粘度油，工件（jiàn）與滾刀就會發生讓刀打滑（huá），引起滾刀崩刃（rèn）。用作（zuò）冷卻劑的油在40℃時粘度應（yīng）在10～20cst。含鉬（mù）添加劑的低粘（zhān）度油比較適於硬齒麵刮削（xuē）。

3 結束語