隨著機床、刀（dāo）具等綜（zōng）合技（jì）術的發展，從20世紀80年代起，國內外企業已逐漸采用硬齒麵刮削作為淬硬齒輪(40～65HRC)的半精、精加工方法。這種（zhǒng）方法可加工任意螺旋角（jiǎo）、模數1～40mm的（de）齒輪。普通精度(6～7級)硬齒（chǐ）麵齒輪（lún），一般采用“滾—熱處理（lǐ）—刮削”工藝，粗、精加工（gōng）在同（tóng）一台滾齒機上即可完成；齒麵粗糙度要求較高的齒輪，可（kě）在刮削後安（ān）排珩齒加工；對於高精度齒輪，則（zé）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（qiē）除齒輪的熱處理變形，留下小而（ér）均勻的餘量進行精磨，可以節約1/2～5/6的磨削工（gōng）時，經（jīng）濟效（xiào）益十分（fèn）顯著。對於大（dà）模數、大（dà）直徑（jìng）、大寬度的淬（cuì）硬（yìng）齒輪，因無相應的大型磨齒機，一般隻能采用刮削（xuē）加工（gōng）。

1 硬齒麵（miàn）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齒形，因而刮削滾刀隻對齒輪的齒形部分作微量切削。容易磨損的刀齒頂刃部分不參與切削，隻有側刃參與切（qiē）削。由於是從硬度很高的齒表切去薄薄的一層金屬，滾（gǔn）刀左、右側（cè）的切削刃同時齧合的齒數是變化的，很難保（bǎo）證刀齒左、右切削麵（miàn）的切削量一致。切削力(尤其是沿滾刀軸向的分力)的周期性波動極易（yì）引起滾齒（chǐ）機（jī）的振動、讓刀（dāo）打滑等，導致滾刀（dāo）急（jí）劇磨損（sǔn）甚至崩刃（rèn）。

目前國內外一般采用大負前角的（de）硬質合金滾刀加工淬硬齒輪（lún）。硬質合金滾刀的硬度和耐磨性較好，但韌性和抗熱裂性能較差。以下從機床、刀具、夾具、齒坯、切削液、切削（xuē）參數等方（fāng）麵逐一討（tǎo）論（lùn）如何充（chōng）分發揮這種切削方（fāng）式的優勢。

2 影響（xiǎng）硬（yìng）齒麵刮削的主要因素及應對措施

機床 硬齒（chǐ）麵刮削時切（qiē）削力具（jù）有起伏、間歇及強烈的衝擊性，為此，必須提高傳動鏈的扭轉剛度，減小傳（chuán）動間隙，因而滾齒機需（xū）要有（yǒu）足夠的（de）幾何剛度、運動精（jīng）度及（jí）良好的熱力學性能。並有兩點比較嚴格的要求：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安裝分度蝸輪副預緊或消除間（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，振擺要小，應耐磨（mó）。刀杆的軸向跳動和徑向跳動應嚴格控製在0.01mm以內，其中軸向跳動應盡量小。主軸止推軸（zhóu）承應耐磨，間隙要小。

1) 齒坯粗加工 硬齒麵刮削隻（zhī）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滾刀的頂刃參與切削(易崩刃)，淬火前粗切齒輪時應切至全（quán）齒深或作適量的根切。因此，粗加工所用滾刀應采用特（tè）殊的修正齒形，如（rú）帶凸角滾刀，滾刀的齒頂高（gāo）為(1.3～1.4)m。最好采用由刀具供應商提供的與硬（yìng）質合金滾刀（dāo）配套的刮前滾（gǔn）刀。

2) 粗加工時合理選擇齒側預留刮削餘量十分（fèn）重（chóng）要。確定（dìng）預留刮削餘量應遵循如下原則（zé）：即後（hòu）序加工能夠消除一批因工件熱處理後所產生的（de）不同誤差（chà），一（yī）般單側齒麵刮削餘量（liàng）為0.3～0.6mm，模數小（xiǎo）於3mm的小齒輪，其齒側麵在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1mm，此時應多次走刀。

3) 工（gōng）件裝夾與對刀 夾具的精度、穩定性對齒輪的導（dǎo）程、齒形、跳動等精度都有很大的影響。工件的裝夾剛性要好，以減小切削振動。夾具（jù）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（chǐ）坯的徑向（xiàng）跳動和端麵跳動，並調整至最佳狀態。為了（le）把工件左、右齒麵的熱處理變形量（liàng）都切掉（diào），又由（yóu）於加工淬硬齒輪時切下的切屑硬而薄，兩側切（qiē）屑厚度的（de）不均易使切削力波動大，引起崩刃（rèn），因此必須認真對刀，盡量使兩側切屑等（děng）厚。批（pī）量生產時，當首件與滾刀（dāo）的位置調整好以後，可依靠夾具對中。對刀裝置對大模（mó）數齒輪尤其重（chóng）要，數控機床可用程序實現對刀。

4) 滾刀 滾刀是影響硬（yìng）齒麵刮（guā）削的關鍵因素。

a. 大負前角（jiǎo） 刮削淬硬齒輪時滾刀（dāo）切入、切出時間短，齒麵的強度（dù）、硬度高，刮削力具有間（jiān）歇性，加工（gōng）過程中會產（chǎn）生強烈的衝擊力（lì），這（zhè）是硬質合金滾刀崩刃的主（zhǔ）要原因。因此，把刮削滾刀設（shè）計成大負前角（jiǎo），加工時（shí），滾刀先由側刃的根（gēn）部切入，逐漸移向齒頂，形成一種（zhǒng）斜角切削過程，增（zēng）大了切削刃的有效（xiào）工作長度（dù），形成一（yī）種“推切”，可使滾刀更（gèng）好地承受（shòu）加（jiā）工淬硬齒（chǐ）輪時產生的較大（dà）應力，減輕切削振動，因而切削刃受到的衝（chōng）擊和崩刃的可能性都減小了，刀齒的磨損也相應減小。國內有學者研製出了一種前刀麵為凸曲麵的（de）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。

滾刀負前角的（de）大小將直接（jiē）影響刀（dāo）具刃磨後齒形精度的保持性以及（jí）抗崩刃的能力。負前角越（yuè）大，精度保持性越差；但負（fù）前角（jiǎo）過小（xiǎo），刀（dāo）具抗崩刃能（néng）力也小，因此，在確定前角（jiǎo）大小時要綜合考慮這兩點。根據（jù）被（bèi）加工齒（chǐ）輪的齒麵硬度。

b. 刀具材料與塗層 硬齒麵刮削過程中，刀具承受著較大的衝擊載荷、較高的切削溫度（dù）和（hé）強烈的摩擦，因（yīn）此，要求刀具材（cái）料具有很高的衝擊（jī）韌性、耐磨性和耐熱性。

近年來（lái），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（dù）較低的金屬粘結相（xiàng）鈷(Co)燒結而成。成份相同（tóng）的硬質合金，WC晶粒小（xiǎo）於1μm時，其硬度和抗壓能力比晶粒為1～3μm的普通硬（yìng）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94%和6%的超細晶粒（lì）硬質合金（jīn），其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法（fǎ）(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（jīn），這（zhè）還是一項新（xīn）技術，主要采用（yòng）TiN作塗層材料。人們還研（yán）製出其它基於TiN的塗層材料，其中，TiCN和TiAlN已用於商業（yè）化生產（chǎn）。

5) 切削參數 與其它切削加工方法一樣，硬齒麵刮削在確（què）定進給速度（dù）和進給量時也要綜合考（kǎo）慮多（duō）種（zhǒng）因素，盡可能（néng）優化加工。需要考慮的主要因素包括：機床的（de）剛性、工件所要求的精度、齒（chǐ）坯預（yù）處理情況、工件夾具及機床的狀況等。

a. 切（qiē）削速度： 一般為40～140m/min。它取決於（yú）機床運轉條件、工件硬度和模數。高速滾齒時的表麵粗（cū）糙度（dù）值（zhí）較小，但（dàn）是，切削速度提高後，滾齒機振動加劇，容（róng）易損傷（shāng）滾刀刀刃，因此，一般齒輪硬度很高（gāo）時（shí）用低速（sù），不太（tài）高（gāo）時用高速，這樣滾（gǔn）刀的磨損比（bǐ）較小。

b. 軸向（xiàng）進給量：一般為1～5mm/r。工件硬度越（yuè）均勻，滾齒機（jī）的剛性越好，進給（gěi）量可以越大。進（jìn）給量越大，滾刀磨（mó）損越（yuè）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（dàn）進給量大時進給波（bō）紋也（yě）較大，所以一般隻（zhī）有在後續磨削加工工序時才使用盡可能大（dà）的進給量，以延長滾刀壽命。它（tā）可通（tōng）過下麵（miàn）公式（shì）來確定：

滾刀每轉軸向（xiàng）進給量=cos•(4•D/sin)1/2，mm

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

D——滾刀外徑，mm

b. 切削厚度：根據刮削餘量確定。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，但過大的切削用量將降低刀具（jù）的耐用度。

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

6) 切削液 硬齒麵刮削可采用幹式切削（xuē）。如果采用（yòng）濕式切削，則所用切削油必須為低粘度切削油，因為硬齒麵刮削使用切（qiē）削油的（de）主要目的是冷（lěng）卻（què）而不是潤滑。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。用（yòng）作冷卻劑的油在40℃時粘度應在（zài）10～20cst。含鉬添加劑的低粘度油比較適於硬齒麵刮（guā）削。

3 結束語