隨著（zhe）機床（chuáng）、刀具等綜合技術的發展，從（cóng）20世紀80年代起，國（guó）內外企業已逐漸采（cǎi）用硬齒麵刮削作為淬硬齒輪(40～65HRC)的半精、精加工方（fāng）法。這種方法可加工任意（yì）螺旋角、模數1～40mm的齒輪。普通精度(6～7級)硬齒麵齒輪，一般采（cǎi）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（jiào）高的齒（chǐ）輪，可在刮削後安排珩齒加工；對於（yú）高精（jīng）度齒（chǐ）輪，則采用“滾—熱處理—刮削—磨”工藝（yì），用（yòng）刮（guā）削作半精加工工序替代粗磨，切除齒輪的熱處理變形，留下小而均勻的餘量進行精磨，可（kě）以節約1/2～5/6的（de）磨削（xuē）工時，經濟效益十分顯（xiǎn）著。對於大模數、大直徑、大寬度的淬硬齒輪（lún），因無相應的大型（xíng）磨齒機（jī），一般隻能采（cǎi）用刮削加工。

1 硬齒麵刮削的加工特點（diǎn）

淬硬齒輪熱處理前已由前序滾刀切出全（quán）齒形，因而刮（guā）削滾刀隻對齒輪的（de）齒形（xíng）部（bù）分作微量切（qiē）削。容易磨損的刀齒頂刃部分（fèn）不參（cān）與（yǔ）切削，隻（zhī）有側刃參（cān）與切削（xuē）。由於是從硬度很高的（de）齒表切（qiē）去薄薄（báo）的一層金屬，滾（gǔn）刀左、右側的切削（xuē）刃同時齧合（hé）的齒數是變化（huà）的，很難保證刀齒左、右切（qiē）削麵的切削量一致。切削力(尤其是沿滾刀軸向（xiàng）的（de）分力)的（de）周期性波動極易（yì）引起滾齒機的振動、讓刀（dāo）打滑等，導致滾（gǔn）刀急劇磨損甚（shèn）至（zhì）崩刃。

目前國內外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（hé）金滾刀的硬（yìng）度和耐磨性較好，但韌性和抗熱裂性能較差。以下從機床、刀具、夾具、齒坯、切（qiē）削液、切削參數等方麵逐一（yī）討論（lùn）如何充分發揮這種切削方（fāng）式（shì）的優勢。

2 影響硬齒麵（miàn）刮削的主要因素及應對（duì）措施（shī）

機床 硬齒麵刮削時切削力具有起伏、間歇及強烈的衝擊性，為此，必須提高傳動（dòng）鏈的扭轉剛度，減（jiǎn）小傳（chuán）動間隙，因（yīn）而滾齒（chǐ）機（jī）需要有足夠的幾何剛度、運動精度（dù）及良好的熱力學性能。並有兩點比較（jiào）嚴格的要求：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影響較大，一般采取在滾齒機上安裝分度蝸（wō）輪副預（yù）緊或消除間隙的裝置來減小振動（dòng）和齒形誤差。新一代的滾齒機常設計為無（wú）側隙的雙蝸輪副機構；②滾刀刀杆的剛性要好，振擺要小（xiǎo），應耐磨。刀杆的軸向跳動和徑向跳動應嚴格控製在0.01mm以內，其（qí）中軸向跳動應盡（jìn）量小。主軸止推軸承（chéng）應耐磨，間（jiān）隙要小。

1) 齒坯粗加工 硬齒麵刮削隻對（duì）齒輪的（de）齒形部分進行加工，而不對齒頂和（hé）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（qiē）齒（chǐ）輪時應切至（zhì）全齒深或作（zuò）適量（liàng）的根切。因此，粗（cū）加工所用滾刀應采用特殊的修正齒形，如（rú）帶凸角滾刀，滾刀的齒頂高為(1.3～1.4)m。最好采（cǎi）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（yù）留刮削餘（yú）量十分重要（yào）。確定預留刮削餘量應遵循如下原則：即後序加工能夠消除（chú）一批因工件熱處理後所產生的不同（tóng）誤差，一般單側齒麵刮（guā）削餘量為0.3～0.6mm，模數小於3mm的小齒（chǐ）輪，其齒側麵在公法線長度（dù）上的刮削餘量以0.11～0.15mm為宜，熱處理變（biàn）形較大的區域餘量可留1mm，此時應（yīng）多次走刀。

3) 工件裝夾與對刀 夾具的精度、穩定性對齒輪（lún）的導程、齒形、跳動等精度都有很大的影響。工件的裝夾剛性要好，以減小切削振動。夾具與工作台、夾具與齒坯的同軸度也是兩項（xiàng）重要指（zhǐ）標。裝夾時應測（cè）量齒坯的徑向跳動和端（duān）麵跳動，並調整至最佳（jiā）狀態。為了把（bǎ）工件左、右齒（chǐ）麵的熱處理變形量都（dōu）切掉，又由於（yú）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，因此必須認真對刀，盡量（liàng）使兩側切屑等厚。批量生（shēng）產時（shí），當首件與滾刀的位置調整好以後，可依靠夾具（jù）對中。對刀裝置對大模數齒輪尤其重要，數控（kòng）機床可用程（chéng）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（qián）角 刮（guā）削淬（cuì）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，加工過程中會產生強烈的衝擊力，這是硬質合金滾刀崩刃的主要原因。因此（cǐ），把刮削（xuē）滾刀設（shè）計成大負前角，加工時，滾刀先由側刃的根部（bù）切入，逐漸移向齒（chǐ）頂，形成一種斜（xié）角切削過程，增大了切削刃的有效工作長度，形成（chéng）一種“推切”，可使滾刀更好地承受（shòu）加工（gōng）淬硬齒輪時產生的較（jiào）大應力，減（jiǎn）輕切削振動，因（yīn）而切削刃受到的（de）衝擊和崩刃的可能性都減小了（le），刀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（miàn）的刮削滾刀，其側刃（rèn）的抗崩刃性和重磨次數等均比平前刀麵滾刀有進一步的提高。

滾刀負前（qián）角的大小將直接影響刀具刃（rèn）磨後齒形精（jīng）度（dù）的保持性以及抗崩刃的能力。負前角越（yuè）大，精度保持性越差；但負前角（jiǎo）過小（xiǎo），刀具抗崩刃能力也小，因此（cǐ），在確定前角（jiǎo）大小時要綜合考慮（lǜ）這兩點。根據被加工齒輪的齒麵硬度。

b. 刀具材料與塗層（céng） 硬齒麵刮削過程中，刀具承受著較大的（de）衝擊載荷、較高的切削溫度和強（qiáng）烈的（de）摩擦，因此，要（yào）求刀具材料具有很高的衝擊（jī）韌性、耐磨（mó）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一種重要材料。它是由硬質相碳化鎢(WC)和硬度較低的金屬粘（zhān）結（jié）相鈷(Co)燒結而（ér）成。成份相同的硬質合金，WC晶粒小於1μm時，其硬度和抗壓能力比晶粒為1～3μm的（de）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（de）抗彎及抗拉（lā）強度，現代（dài）製造技術可以生產（chǎn）出均質（zhì）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，其硬度和抗彎強度可分（fèn）別（bié）達（dá）2000HV30和（hé）4000MPa。

刀具塗層可（kě）采用化學氣相沉積法(CVD法)和物理氣相沉積（jī）法(PCD法)。目前已經研製出PVD法塗層硬質合（hé）金，這還（hái）是一項新技術，主要采用（yòng）TiN作塗層材料。人們還研製出其它基於TiN的（de）塗層材料，其中，TiCN和TiAlN已（yǐ）用於商業化生產。

5) 切削參（cān）數 與其它切削加工方法一樣（yàng），硬齒麵刮削在確定進給速度（dù）和進給量時也要綜合考慮多種因素，盡可能優化加工。需要考慮的主（zhǔ）要因素包括：機床的剛性、工件所要（yào）求的（de）精度、齒坯（pī）預處理情況、工件夾具及機床（chuáng）的狀況等。

a. 切削（xuē）速度（dù）： 一（yī）般（bān）為40～140m/min。它取決於機床運轉條件、工件（jiàn）硬度和模數。高速滾齒時的表麵粗糙（cāo）度值較小，但是，切削速度（dù）提高後（hòu），滾齒（chǐ）機振動加劇，容易損傷（shāng）滾刀刀刃（rèn），因此（cǐ），一般齒輪硬度很高時用低速，不太（tài）高時用高速，這樣滾刀的磨損比（bǐ）較小。

b. 軸向進給量：一般為1～5mm/r。工件硬度越均勻，滾齒機的剛性越好，進給量可以（yǐ）越大。進給量越大，滾刀磨損越小。為延長滾刀壽命，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工工序時才使用盡（jìn）可能大的進給量，以延長滾刀壽命。它（tā）可（kě）通過下麵公式（shì）來確定：

滾刀每轉軸向進給（gěi）量=cos•(4•D/sin)1/2，mm

式（shì）中——齒輪螺旋（xuán）角 ，——齒輪節圓處允許的進給波（bō）紋深度，mm ，——齒輪壓力角

D——滾（gǔn）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（cè）齒麵刮削餘量一（yī）般為0.3～0.6mm。可一次切（qiē）除，但過大的切削（xuē）用量將降低刀具的耐用度。

c. 刮削方式：機床蝸輪副存在間隙時，采用順刮（guā）比逆刮要好（hǎo），可消（xiāo）除（chú）間（jiān）隙帶來的振動和誤差，減小（xiǎo）崩刃。

6) 切削液 硬齒麵刮削可采用（yòng）幹式切削。如果采用濕式切削，則所用切（qiē）削油必須為（wéi）低粘度切削油，因為硬（yìng）齒麵刮削使用切（qiē）削油的主要目（mù）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，引起滾刀崩刃。用作冷卻劑的油（yóu）在40℃時粘度應在10～20cst。含鉬添加（jiā）劑的低粘度（dù）油比較適（shì）於硬齒麵刮削。

3 結束語