隨著機床、刀具等綜合技術的發展（zhǎn），從20世紀（jì）80年代起，國內外企業已逐漸采用硬齒（chǐ）麵（miàn）刮削作為淬硬齒輪(40～65HRC)的半精、精加（jiā）工方法（fǎ）。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)硬齒麵齒（chǐ）輪，一般采用“滾—熱處（chù）理—刮削”工藝，粗、精加工在同一台滾齒機上即可完（wán）成；齒麵粗糙度要求較高的齒（chǐ）輪，可在刮削後安排珩（héng）齒加（jiā）工；對於高精度（dù）齒輪，則采用“滾（gǔn）—熱處理（lǐ）—刮（guā）削—磨”工藝，用（yòng）刮削作半精加工工序替代粗磨，切除齒輪的熱處理變（biàn）形，留下小而均勻的餘量進行精磨，可以節約（yuē）1/2～5/6的磨削（xuē）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，因無相應的大型磨齒機，一般隻能采用刮削加工。

1 硬齒（chǐ）麵刮削的加工特點

淬（cuì）硬齒輪熱處理前已由前序滾刀（dāo）切出全齒形，因而（ér）刮削滾刀隻對齒輪的齒形部分作微量切削（xuē）。容易（yì）磨損的刀齒頂刃部分不參與切削，隻有側刃參與切削。由於（yú）是從硬度很高的齒表切去薄薄（báo）的一層金屬，滾刀左、右側的切削刃同時齧合的齒數是變化的，很難保證刀齒（chǐ）左、右切削麵的切（qiē）削量一致。切削力(尤其是沿滾刀軸向的分力)的（de）周（zhōu）期性波動極易引起滾齒機的（de）振動、讓刀打（dǎ）滑（huá）等，導致滾刀急劇磨損甚至崩刃（rèn）。

目前國內（nèi）外一般采用大負前角（jiǎo）的硬（yìng）質合金滾刀加工淬（cuì）硬齒（chǐ）輪。硬質合金滾刀的硬度和耐磨性較好，但韌性和抗熱（rè）裂性能較差。以下（xià）從機床、刀具、夾具、齒坯、切削液、切（qiē）削參數等方麵逐一討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及（jí）應對措施

機床 硬齒麵（miàn）刮削時切削力（lì）具有（yǒu）起伏（fú）、間歇及強烈的衝擊性，為此（cǐ），必須提高傳動鏈的（de）扭轉剛度，減（jiǎn）小傳動間隙（xì），因而（ér）滾齒機需要有足夠的幾何剛度、運（yùn）動精度及良好的（de）熱力學性能（néng）。並有兩點（diǎn）比較嚴格的要求：①驅動工作台回（huí）轉的分度蝸輪副的間隙應盡量小。該間隙對振動和齒（chǐ）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（hé）齒形誤差。新一代的滾齒機常設計為無側隙（xì）的雙蝸輪副機（jī）構；②滾刀刀杆的剛性要好，振擺（bǎi）要小，應耐磨。刀杆的軸向跳動和徑向跳動應（yīng）嚴格控（kòng）製在0.01mm以內，其中軸向跳動應盡量小。主軸止推（tuī）軸承應耐磨，間隙要小。

1) 齒坯粗（cū）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（gēn）進行切削。為避免刮削時硬質合金（jīn）滾刀的頂刃參與（yǔ）切削(易崩刃)，淬火前粗切齒輪時應切（qiē）至全齒深（shēn）或作適量的根切（qiē）。因此，粗加工所用滾刀（dāo）應采（cǎi）用特（tè）殊的修正齒形，如帶凸角滾刀，滾刀的齒頂高為(1.3～1.4)m。最好采用由刀具供應商提供的與（yǔ）硬質合金滾刀配套的刮前滾刀。

2) 粗加工時合理（lǐ）選擇齒側（cè）預留刮（guā）削餘量十分重要。確定預（yù）留刮削餘量（liàng）應遵循如下原則：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差，一般單側齒麵刮削餘（yú）量為0.3～0.6mm，模數小（xiǎo）於3mm的小（xiǎo）齒輪，其齒側麵在公法線長度（dù）上的刮削餘量（liàng）以0.11～0.15mm為宜，熱處理變形較大的區域（yù）餘量可留1mm，此（cǐ）時應多次走刀。

3) 工件（jiàn）裝夾與對（duì）刀 夾具的精度（dù）、穩定性對齒輪的導程、齒形、跳動等精度都有很大的影響。工件的（de）裝夾剛性要好，以減小切（qiē）削（xuē）振動。夾具與工作（zuò）台、夾具與齒坯的同軸度也是兩項重要指標。裝夾時應測量齒坯的徑向跳動和端麵跳動，並調整至最佳狀態。為了把工件左（zuǒ）、右齒麵的熱處理（lǐ）變形（xíng）量都（dōu）切掉，又由於加工淬硬齒輪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，因此必須認真（zhēn）對刀，盡量使兩側切屑等厚。批量（liàng）生產時，當首件與滾刀的位置調整好（hǎo）以後，可依靠夾具（jù）對（duì）中。對刀（dāo）裝置對大模數齒輪（lún）尤其重要，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（fù）前角 刮削淬硬齒輪時滾刀切（qiē）入、切出時間短，齒麵的強度、硬度高，刮（guā）削（xuē）力具有間歇性，加工過程中會產生強烈的衝擊（jī）力，這是硬質合金滾刀崩刃（rèn）的主要原因。因（yīn）此，把（bǎ）刮削滾刀設計成大負前角，加工時，滾刀先由側刃的根部切入，逐漸移向齒頂，形成一種斜角切削過程，增大了切削刃的有（yǒu）效工作長度，形成一種（zhǒng）“推切”，可使滾刀更好地承受加工淬硬齒輪時產（chǎn）生的較大應力，減輕（qīng）切削振動，因而切削刃受到的（de）衝擊和崩刃的可能性都減小了，刀（dāo）齒的磨損也相應減小。國內有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（xìng）和重磨次數等均比平前刀麵滾刀有進一步的提高。

滾刀（dāo）負前角的大小（xiǎo）將直接影響刀具刃磨後齒（chǐ）形（xíng）精度的（de）保持性（xìng）以（yǐ）及抗崩刃的能力。負前角越大，精度保持性越差；但負前（qián）角過小，刀具抗崩（bēng）刃能力也（yě）小，因此，在（zài）確定前角（jiǎo）大小時要綜（zōng）合考慮這兩（liǎng）點。根據被加工齒輪的齒麵硬度。

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

近年來，WC/Co基細晶粒硬質（zhì）合（hé）金（jīn）已成為齒輪加工（gōng）技（jì）術中的一（yī）種重要（yào）材（cái）料。它是由硬質相碳化鎢(WC)和硬度較低的金屬粘（zhān）結相鈷(Co)燒（shāo）結（jié）而成。成份相同的（de）硬質合金，WC晶粒小於1μm時，其硬度和抗壓能力比晶粒為1～3μm的普通硬質合金大大提高。超細晶粒（lì）硬質（zhì）合金(≤0.5μm)具有很高的抗彎及抗拉強度，現（xiàn）代製（zhì）造技術可以生產出均質的（de）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（qí）硬度和抗彎強度可分別達2000HV30和4000MPa。

刀具塗層可采用（yòng）化學氣相沉積法(CVD法（fǎ）)和物理氣相沉積法(PCD法（fǎ）)。目前已經研製出PVD法塗層（céng）硬質合金（jīn），這還是一項新技術，主要采用TiN作塗層材料。人們還研（yán）製出其它基於TiN的（de）塗層材料，其中，TiCN和TiAlN已用於商業化生產（chǎn）。

5) 切削參數 與其（qí）它切削加工方法（fǎ）一樣，硬齒麵刮（guā）削在確定進給速（sù）度和進給量時也要綜合（hé）考慮多種因素，盡可能優化（huà）加工（gōng）。需要考慮的主要因素包括：機床的剛性、工（gōng）件所要求的（de）精度、齒坯預處理情況、工件夾具及機床的狀況等。

a. 切削速度： 一般為40～140m/min。它取決於機床運轉條件、工件硬（yìng）度（dù）和模數。高（gāo）速滾齒時的表麵粗糙度值較小，但是，切削速度提（tí）高後，滾齒機振動加劇，容易損（sǔn）傷滾刀刀刃，因此，一般齒輪硬度很高時用低速（sù），不太高時用高速，這樣滾刀的（de）磨損比較小。

b. 軸向進給量：一（yī）般為1～5mm/r。工件硬（yìng）度越均勻，滾齒機的剛性越好，進（jìn）給量可以（yǐ）越大。進給量越大，滾刀磨損越小。為延長滾刀（dāo）壽命，應選（xuǎn）用較大的進給（gěi）量而不是較小的進給量。但進給量大時進給波紋也較大（dà），所以一般（bān）隻（zhī）有在（zài）後續磨削加工工序時才使用盡可能大的進給量，以延長滾刀壽（shòu）命。它可通過下麵（miàn）公式來確定：

滾刀每轉軸向進給量=cos•(4•D/sin)1/2，mm

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

D——滾刀外徑，mm

b. 切削厚度：根據（jù）刮削餘量確定（dìng）。淬硬齒輪的單側齒麵刮削餘（yú）量（liàng）一般為（wéi）0.3～0.6mm。可一次切除，但過（guò）大的（de）切削用量將降低刀（dāo）具的耐用度。

c. 刮削方式：機床蝸輪副存在間隙時，采用順刮比逆刮要好，可（kě）消（xiāo）除間隙帶來的振動和誤差，減小（xiǎo）崩刃。

6) 切削液 硬齒麵刮削可采（cǎi）用幹式切削。如果（guǒ）采用濕式切（qiē）削，則所用（yòng）切削油必須為低粘度切（qiē）削油，因為硬齒麵刮削使用切削油的（de）主要目的是冷卻而不是潤滑。若使用高粘度油，工件與滾刀就會發生讓刀打滑，引起滾（gǔn）刀崩刃。用作冷（lěng）卻劑的油在40℃時粘度應在10～20cst。含鉬（mù）添加劑的低（dī）粘（zhān）度油比較適於硬齒麵（miàn）刮削。

3 結束語