隨著（zhe）機床、刀具等綜合技術的（de）發展，從20世紀80年代起，國（guó）內外企業已逐漸采用硬齒麵刮削作為淬硬（yìng）齒輪(40～65HRC)的半精、精加工方法。這種方法可加工任意螺旋角、模數1～40mm的齒輪。普通精度(6～7級)硬齒麵（miàn）齒輪，一般采用“滾—熱處理—刮削（xuē）”工藝，粗（cū）、精加工在同一台滾（gǔn）齒機（jī）上即可完成；齒（chǐ）麵粗糙度要求（qiú）較高（gāo）的齒輪，可在刮削後安排珩齒加工；對於高精度齒輪，則采用“滾—熱處理—刮削—磨”工藝（yì），用刮削（xuē）作半精（jīng）加工工序替代粗磨，切除齒輪的熱處理變（biàn）形，留下小而均勻的餘量（liàng）進行精（jīng）磨，可（kě）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（dù）的淬硬齒輪，因無（wú）相應的大型磨齒機，一般隻能采用（yòng）刮削加工。

1 硬齒麵刮削（xuē）的加工特點

淬硬齒（chǐ）輪熱處理前已由前序滾刀切出全齒形，因而刮削滾刀隻對齒輪的齒形部（bù）分作微量切削。容易磨損的（de）刀齒頂刃部分不參與切削，隻有側刃參與切（qiē）削。由於是從硬度很高（gāo）的齒表切去薄薄的一層金屬，滾刀左、右側的切削刃同時齧合的齒數是（shì）變化的，很難保證刀齒左、右切削麵的（de）切削（xuē）量一（yī）致。切削力(尤其是沿滾刀軸向的分力)的周期性波動極易引起滾齒機的振動、讓刀（dāo）打滑等，導致滾刀急劇磨損甚至崩刃。

目前國內外一般采用大負前角的硬質合（hé）金滾刀加（jiā）工淬硬齒（chǐ）輪。硬質合（hé）金滾刀的硬度（dù）和耐磨性較好，但韌性和抗熱裂性能較差。以下從機床、刀具、夾具、齒坯（pī）、切削液、切削參數等方麵逐一討（tǎo）論如何充分發揮這種切削方式的優勢。

2 影響硬齒麵刮削的主要因素（sù）及應對措施（shī）

機床 硬齒麵刮削時切削力具有起伏、間歇（xiē）及強烈的衝擊性，為此，必須提高傳動鏈的扭轉剛度，減小傳動間隙，因而滾齒機（jī）需要有（yǒu）足夠的幾何剛度、運動精度及（jí）良好的（de）熱力（lì）學性能。並有兩點（diǎn）比較嚴格的要求：①驅動工作台（tái）回轉（zhuǎn）的分度蝸輪副的間隙應盡量小。該間隙對振動和齒形誤差影響較大，一般采取在滾齒機上（shàng）安（ān）裝分度蝸輪副（fù）預緊或消除間隙的裝置來減小振動和齒形誤差。新一代的滾齒機常設計為無側（cè）隙的（de）雙蝸輪副機構（gòu）；②滾刀刀杆的剛性要好，振擺要小，應耐磨。刀杆的（de）軸（zhóu）向跳動（dòng）和（hé）徑向跳動應嚴格控製在0.01mm以內，其中（zhōng）軸向跳動應盡量小（xiǎo）。主軸止推軸承應耐磨，間隙要小。

1) 齒坯粗加工 硬齒麵刮削隻對齒輪的齒形部分進行加工，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（xuē）(易崩刃)，淬火前粗切齒輪時應切至全齒深或作適量（liàng）的根切。因此，粗加工所用滾刀應采用特殊的（de）修正齒形，如帶凸角滾刀，滾刀的齒（chǐ）頂高為(1.3～1.4)m。最好采用由刀具供應商提供的與硬質合金滾刀配套的（de）刮前滾刀。

2) 粗（cū）加工時合理選擇齒側預留刮削餘（yú）量十分重要。確定預（yù）留刮削餘量應遵（zūn）循如下原則：即後序加工能夠消除一批因工件熱處理後所產生的不同誤（wù）差，一般單側齒麵刮削餘量為0.3～0.6mm，模數小於3mm的小齒輪，其齒側麵在（zài）公法線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餘量可留（liú）1mm，此時應多次走刀。

3) 工（gōng）件裝夾（jiá）與對刀 夾具的精度、穩定性對齒輪的導（dǎo）程、齒形、跳動等精度都（dōu）有很大的影響。工件的裝夾剛性（xìng）要好，以減小切削（xuē）振動（dòng）。夾具與工作台、夾具與齒坯的同軸度（dù）也是兩項重要指標。裝夾（jiá）時應測量齒坯的徑向跳動和端麵跳動，並調整至最佳狀態（tài）。為了把工件左、右齒麵的熱處理變形（xíng）量都切（qiē）掉，又（yòu）由於加工淬硬齒輪時切下（xià）的切屑硬而薄，兩側切屑厚度的不均（jun1）易使切削力波動大（dà），引起崩刃，因此必須認真對刀，盡量使兩側切屑等厚（hòu）。批量生產時，當首（shǒu）件與滾刀的位（wèi）置調整好以後，可依靠（kào）夾具對中。對刀裝置對大模數齒輪尤其（qí）重要，數控機床可用程序實現對刀。

4) 滾刀 滾刀是影響硬齒麵刮削的關鍵因素。

a. 大負前角 刮削淬硬齒輪時滾刀切入、切出時間短，齒麵的強（qiáng）度、硬度高，刮削力具有間歇性，加工過程中（zhōng）會產生強烈的衝擊力，這是硬（yìng）質合金滾刀崩刃的（de）主要原因。因（yīn）此，把刮削滾刀設計成大（dà）負前角，加工時（shí），滾刀先由側刃（rèn）的根（gēn）部切入，逐漸移（yí）向齒頂，形成一種斜角切削過程，增大了切削刃的有效工作長度，形（xíng）成一種“推切”，可使滾刀更好（hǎo）地（dì）承受（shòu）加工淬硬齒輪（lún）時（shí）產生的較大應（yīng）力（lì），減輕切削振動，因而切削刃受到的衝擊和崩刃的可能性都減小了，刀齒的磨損也相應減小。國內有（yǒu）學者研製出了一種前刀麵為凸曲麵的刮削滾刀，其側刃的抗崩刃性和重（chóng）磨次數（shù）等均比（bǐ）平前刀（dāo）麵滾刀有進一（yī）步的提高。

滾（gǔn）刀負前角的大小將直接影響刀具刃磨後齒形精度的保持（chí）性以及抗崩刃的能力。負前角越（yuè）大，精度保持性越差；但（dàn）負前角過小，刀具抗崩（bēng）刃能力也小，因此，在（zài）確定前角大小時要綜合考慮這兩點（diǎn）。根據被（bèi）加工齒輪的齒麵硬度。

b. 刀（dāo）具材料與塗層 硬齒麵刮削過程中，刀具承受著較大的衝（chōng）擊載荷、較高的切削溫度和強烈的摩擦，因此，要求刀具材料（liào）具有很高（gāo）的衝擊韌性（xìng）、耐磨（mó）性和耐熱性。

近年來，WC/Co基細晶粒（lì）硬質合金已成為齒輪加工技術中的一種重要材料。它是由硬質（zhì）相碳化鎢（wū）(WC)和硬度較低（dī）的金屬粘結相鈷(Co)燒結而成。成份相同（tóng）的硬質合金，WC晶粒小於1μm時，其硬度和抗壓能力（lì）比晶粒為1～3μm的普通硬質合（hé）金大大提高。超細晶粒硬質合金(≤0.5μm)具有很高的（de）抗彎及抗拉強度，現（xiàn）代製造技術可以（yǐ）生產出均質的超細晶粒硬質合金。含WC和Co分別為94%和6%的超細晶粒硬質合金，其硬度和抗彎（wān）強度（dù）可分（fèn）別達2000HV30和4000MPa。

刀具塗層可采（cǎi）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（zhì）出PVD法塗層硬質合金，這還是一項新技術，主要采用TiN作塗（tú）層材料。人們還研製出其它基於TiN的塗層（céng）材料，其中（zhōng），TiCN和TiAlN已用於商業化（huà）生產。

5) 切削參數 與其它切削加工方法一（yī）樣，硬齒麵（miàn）刮（guā）削在確定進給速度和（hé）進給量時也要綜合（hé）考慮多種因素，盡（jìn）可能優化加工。需要考慮的主要因素包括：機床的剛性、工件所（suǒ）要求的（de）精度、齒坯預處（chù）理情況、工件（jiàn）夾具（jù）及機（jī）床（chuáng）的狀況等。

a. 切削速度： 一般為40～140m/min。它取決於機床運（yùn）轉（zhuǎn）條（tiáo）件、工件硬度和模數。高速滾齒時的表麵粗糙度值（zhí）較小，但是，切（qiē）削速度提高後，滾齒機振動加劇，容易損傷滾刀刀刃，因此，一般齒輪硬（yìng）度很（hěn）高時用（yòng）低速，不（bú）太高時（shí）用高速，這（zhè）樣滾刀的磨損比較小。

b. 軸（zhóu）向進給量：一般為1～5mm/r。工件硬度（dù）越均勻，滾齒機的剛性越好，進給量可以越大。進給量越大，滾刀磨損越小。為延長滾刀壽命（mìng），應選用較大的（de）進給量而不（bú）是較小的進給量。但進（jìn）給量大時進（jìn）給（gěi）波紋也較大，所以一般隻有在後續磨削（xuē）加工（gōng）工序（xù）時才使用盡可能大的進給量，以延長滾刀（dāo）壽命。它可通過（guò）下麵公式來確定：

滾刀每轉軸向進給（gěi）量=cos•(4•D/sin)1/2，mm

式中——齒輪螺旋角 ，——齒輪節圓處允許的進給波紋深度，mm ，——齒（chǐ）輪壓力角

D——滾刀外徑，mm

b. 切削厚度：根據（jù）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（dàn）過大的切削用量將降低刀具的耐用度。

c. 刮削方式：機床蝸輪副存（cún）在間隙時，采用順（shùn）刮比逆刮要好（hǎo），可消（xiāo）除間隙帶來的（de）振動和誤差，減小崩刃。

6) 切削液 硬齒麵刮削可采用幹式切削。如果采用濕式切削，則所用切削油必（bì）須為低粘度切削油，因為硬齒麵刮削使用切削油的主（zhǔ）要（yào）目（mù）的（de）是冷卻而（ér）不是潤滑。若使用高粘度油，工件與滾刀就會發（fā）生讓刀打滑，引起滾刀崩刃（rèn）。用作冷卻（què）劑的油在（zài）40℃時（shí）粘（zhān）度應在10～20cst。含鉬（mù）添加劑的低粘度（dù）油比較適於硬齒麵刮削。

3 結束語