隨著機（jī）床、刀具（jù）等綜合技術的發展，從20世紀80年代起（qǐ），國內外企業（yè）已逐漸采（cǎi）用硬齒（chǐ）麵刮削作為淬硬齒輪(40～65HRC)的半精、精加工方法。這種方法可加工任意螺旋角（jiǎo）、模（mó）數1～40mm的齒輪。普通精度(6～7級)硬齒麵齒（chǐ）輪，一般（bān）采用“滾—熱處理—刮削”工藝，粗、精加工在同（tóng）一台滾齒機上即可完成；齒麵粗糙度要求較高的齒（chǐ）輪，可在刮削後安排珩齒（chǐ）加工；對於高精（jīng）度齒輪，則采用“滾—熱處理—刮削—磨”工藝，用刮削作半精加工工序替代粗磨，切除齒（chǐ）輪的熱處理變形，留下小而均勻的餘量進行（háng）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（dà）寬度的淬硬齒輪，因無相應的大型磨（mó）齒機，一（yī）般隻能采用刮削加工。

1 硬齒麵刮削的加工特點

淬硬齒輪熱處理前已由前序滾（gǔn）刀切出全齒形，因而刮削滾刀隻對齒輪的齒形部分作微（wēi）量切削。容易磨損（sǔn）的刀齒頂刃（rèn）部分不參與切削，隻有側刃參與切削。由於是從硬度很高的（de）齒（chǐ）表（biǎo）切去薄薄的一層金屬（shǔ），滾刀左、右側的切削刃同時齧合的齒（chǐ）數（shù）是（shì）變化的，很難保證刀齒左、右切削麵的切削（xuē）量一致。切削力(尤其是沿滾刀（dāo）軸向的分力)的周期（qī）性波（bō）動極易引起滾齒機的振動、讓刀打滑等（děng），導致滾刀急劇磨損甚至崩刃。

目前國內外（wài）一般采用大負前角的硬質合金（jīn）滾刀加工淬硬齒輪。硬質合金滾刀的硬（yìng）度（dù）和耐磨性較（jiào）好，但韌性（xìng）和抗熱裂性能較差。以下從機床、刀具、夾具、齒坯、切削（xuē）液（yè）、切削參數等方麵逐一討論如何充分發揮這種切削方（fāng）式的優（yōu）勢。

2 影響硬齒麵刮削的主要因素及應對措（cuò）施

機床 硬齒麵刮（guā）削時切削力具有（yǒu）起伏、間歇及（jí）強烈的衝擊性，為此，必須提高傳動鏈的扭轉剛度，減（jiǎn）小傳動間隙（xì），因而滾齒（chǐ）機需要有足（zú）夠的幾何剛度、運動精度及良好的熱力學性能（néng）。並有兩（liǎng）點比較嚴格（gé）的要求：①驅動工作台回轉的分度蝸輪副的間隙應盡量（liàng）小。該間隙對振動和齒形誤差（chà）影響較（jiào）大，一般采（cǎi）取在滾齒機上安裝分度蝸輪（lún）副預緊或（huò）消除間（jiān）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隙的雙蝸輪副機構；②滾刀刀杆的剛性要好，振擺要（yào）小，應耐磨。刀杆的軸向跳動和徑向跳動應嚴格控製在（zài）0.01mm以內，其中軸向跳動應盡量小（xiǎo）。主軸止推軸承應耐（nài）磨，間隙要小。

1) 齒坯粗加（jiā）工 硬齒麵（miàn）刮削隻對齒輪的齒形部分進行加工，而不對（duì）齒頂和齒（chǐ）根進行切削。為避免刮（guā）削時硬質合金滾刀的頂刃參與切削(易崩（bēng）刃)，淬火前粗切齒輪時應切至全齒深或（huò）作適（shì）量的根切。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，滾刀的齒頂高為(1.3～1.4)m。最好采用由（yóu）刀具供應商提供的與硬質合金滾刀配套的刮前滾刀。

2) 粗加工時合理選擇齒側預留刮削餘量十分重要。確定預留刮（guā）削餘量應遵循如（rú）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量為0.3～0.6mm，模數小於3mm的小齒輪，其齒側麵在公法線長度上的刮削餘（yú）量以0.11～0.15mm為宜（yí），熱處理變形較大的區域餘量可留1mm，此時應多次走刀。

3) 工件裝夾與對刀 夾具的精度、穩定性對齒輪的導程、齒形、跳動等精度都有（yǒu）很大的影響。工件的裝夾剛性要（yào）好，以減小切削振動。夾具與工作台、夾具與齒坯（pī）的同軸度也是兩項重要指標。裝夾時（shí）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（bǎ）工件左（zuǒ）、右齒（chǐ）麵的熱處理變形量都切掉，又由（yóu）於加工淬硬齒輪（lún）時切下的切屑硬（yìng）而薄，兩側切屑厚度的不均（jun1）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（shǐ）兩側切屑等厚。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。對刀裝置對大模數齒輪尤其重要，數（shù）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（jiǎo） 刮削淬硬齒輪時滾刀切入、切出時間短，齒麵的強度（dù）、硬度高，刮削力具有間歇性，加工過程中會產生強烈的衝擊力，這是硬質合金滾（gǔn）刀崩刃的（de）主要原因。因此（cǐ），把刮削滾刀設計成大（dà）負前角，加工時（shí），滾（gǔn）刀先由側（cè）刃（rèn）的（de）根部切入，逐漸移向齒頂，形成（chéng）一種（zhǒng）斜角切削過程，增大了切削刃的有效（xiào）工作長度，形成一（yī）種“推切”，可使滾刀更好地承受加工淬硬齒輪時產生的較大應力，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（xiǎo）了，刀齒的磨損（sǔn）也相應減小。國內有學者研製出了一（yī）種前（qián）刀麵為（wéi）凸曲麵的刮削滾刀，其側刃的抗崩刃性和重磨次（cì）數等均比（bǐ）平前刀麵滾刀有進一步的提高。

滾刀負前角的（de）大小將（jiāng）直（zhí）接影響刀具（jù）刃磨後齒形精度的保（bǎo）持性以及抗崩刃的能力。負前角越大，精度保持性越差；但負前角過小，刀具抗崩（bēng）刃能力也小，因此，在確（què）定前角大小（xiǎo）時要綜合（hé）考慮這兩點。根據被加工齒（chǐ）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擊（jī）載荷、較高的切削溫度和強烈的摩擦，因此，要求（qiú）刀具材料具有很高的（de）衝（chōng）擊韌性、耐磨性和耐熱性。

近年來，WC/Co基細晶粒硬（yìng）質合金已成為齒輪（lún）加工（gōng）技術中的一種重要材料。它是由硬（yìng）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。超細晶粒硬質合金(≤0.5μm)具有很高的抗彎及抗拉強度，現代製（zhì）造技術可以生（shēng）產出（chū）均質的超細晶粒硬質合金。含WC和Co分別（bié）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。

刀具塗層可采用化學氣相沉積（jī）法(CVD法)和物理氣相沉積法(PCD法)。目前已經研製出（chū）PVD法塗層硬質合金，這還是一項新技術，主要采（cǎi）用TiN作塗（tú）層材料。人（rén）們還研製出其它基於TiN的塗層材料，其中，TiCN和TiAlN已（yǐ）用於商業化生產。

5) 切削參數 與其它切削加工方法（fǎ）一樣，硬齒麵刮削在確定（dìng）進給速度和進給量時也要綜合考慮多種因素，盡可能（néng）優化加工。需要（yào）考慮的主要因素包括（kuò）：機床的（de）剛性、工件所要求的精度、齒（chǐ）坯預處理情況、工件夾具及（jí）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（jiàn）、工（gōng）件硬度和模數。高速滾齒時的表麵粗糙度值較小，但（dàn）是，切削速度（dù）提高後，滾齒機（jī）振動加劇，容易損傷滾刀刀刃，因此，一般齒輪硬度很高時用低（dī）速，不太高時用高速，這（zhè）樣滾刀的磨損比較小。

b. 軸向進給量：一（yī）般為1～5mm/r。工件硬度越均勻，滾齒機的剛性越好，進給量可以越大。進給量越大，滾（gǔn）刀磨損越小。為延長滾（gǔn）刀壽命，應選用較大的進給量而不是較小的進給量。但進給量大時進給波紋也較大，所以一般隻有在後續磨削加（jiā）工工序（xù）時才使用盡可能大的進給量（liàng），以延長滾刀壽命。它可（kě）通過下（xià）麵公（gōng）式來確定（dìng）：

滾刀（dāo）每轉（zhuǎn）軸向進給量=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 ，——齒輪壓力角

D——滾刀（dāo）外徑，mm

b. 切削厚（hòu）度：根據刮削餘量（liàng）確定（dìng）。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，但過大的切削用量將降（jiàng）低刀具（jù）的耐（nài）用度。

c. 刮削方式（shì）：機床蝸輪副存在間隙時，采用順刮（guā）比逆（nì）刮要好，可（kě）消除間隙帶來的振動（dòng）和誤差，減小崩刃。

6) 切削液 硬齒麵刮（guā）削可采（cǎi）用幹式切削（xuē）。如果采用（yòng）濕式切削，則所用切削（xuē）油必須為低粘度切削油，因為硬齒（chǐ）麵刮削使用切削油（yóu）的主要目的是（shì）冷卻而不（bú）是潤滑。若使（shǐ）用高粘度油，工件與滾刀就會發生讓刀打滑，引起滾刀崩刃（rèn）。用作冷卻劑的油在40℃時粘度應在10～20cst。含鉬添加劑的低粘度油比較適於硬齒麵刮削。

3 結束語