随着机床、刀具等综合技术的（de）发展，从20世纪80年代（dài）起，国（guó）内外企业已逐渐采用硬齿面刮削作为淬硬（yìng）齿轮(40～65HRC)的半精、精（jīng）加工方（fāng）法。这种方法可加工任意螺旋角、模数1～40mm的齿（chǐ）轮。普通精（jīng）度(6～7级（jí）)硬齿面齿轮，一般采用“滚—热处理—刮削”工艺，粗、精加工在同一台滚齿机（jī）上即可完成；齿面粗糙度要求较高的齿轮，可在刮削后（hòu）安排珩齿加工；对于高精度齿轮，则采用“滚—热（rè）处理—刮（guā）削—磨（mó）”工艺，用刮削作半（bàn）精加工（gōng）工序替代粗磨，切除齿轮的热处理变形，留下小而均匀的余量进（jìn）行精磨，可以节约（yuē）1/2～5/6的磨削工时，经济效益十（shí）分显著。对于大模数、大直径、大宽度的（de）淬硬齿轮（lún），因（yīn）无相应的大型磨（mó）齿机，一（yī）般只能采用刮削加工。

1 硬齿面刮削的加工特点

淬硬齿轮热处理前已由前（qián）序滚刀切出全齿形，因而刮削滚刀只对齿轮的齿形部分作（zuò）微量切削。容易磨损的刀齿顶刃部分不参与切（qiē）削，只有侧刃参与（yǔ）切削。由于是从硬度很高的齿表切去薄（báo）薄的一层金属，滚刀左、右侧的切削刃同时啮合的齿数是变化的，很难保（bǎo）证刀齿左、右切削面的切削量一致。切削力(尤其是沿滚刀轴向的分力（lì）)的周期性波动极（jí）易引起滚齿机的振动、让刀打滑等，导致滚刀急剧磨损甚至崩刃。

目前国内外一般采用大负前角的硬质（zhì）合金滚刀加工淬硬齿轮。硬质合金（jīn）滚刀的硬度和耐（nài）磨性较（jiào）好，但韧性和抗热（rè）裂性能较差。以下从机床、刀具、夹（jiá）具、齿坯、切削液、切削参数等方面逐一讨论如何充分发挥这种切削方（fāng）式的优势。

2 影响硬齿（chǐ）面刮削的主（zhǔ）要因素及应对措施

机床 硬齿面刮削时切削力具有起伏（fú）、间歇及强烈的冲击性，为此，必须提高传（chuán）动链（liàn）的扭（niǔ）转（zhuǎn）刚度，减小（xiǎo）传（chuán）动间（jiān）隙，因而滚齿机需要有足够的几何（hé）刚度、运动精（jīng）度（dù）及良好的热力学性能。并（bìng）有两点比较严格的要求：①驱动工作台（tái）回转的分度蜗轮副的间隙应尽量小。该间隙对（duì）振动（dòng）和齿形误差影响较大（dà），一般采（cǎi）取在滚齿机上安装分度蜗轮副预紧或消除间隙的装置来减小振动和齿形误差。新一代的（de）滚齿机常设计为无侧隙的双蜗（wō）轮副机构；②滚刀刀杆的刚性要好，振摆要小，应耐磨。刀杆（gǎn）的（de）轴向（xiàng）跳动和径向跳动应严格（gé）控制在0.01mm以（yǐ）内，其中轴向跳动应尽量小。主轴止推轴（zhóu）承应耐磨，间（jiān）隙要小。

1) 齿（chǐ）坯粗加工（gōng） 硬齿（chǐ）面刮削只对齿轮的齿形部分进行加工，而不（bú）对齿顶和齿根进行切削。为避免（miǎn）刮削时硬质合金滚刀的顶刃参与切削(易崩刃)，淬火前粗切齿轮时应切至（zhì）全齿深或作适量的根切。因此，粗加工所用滚刀应采用特殊的修正齿（chǐ）形，如带凸角滚刀，滚刀的齿顶高为(1.3～1.4)m。最好采（cǎi）用由刀具供应商提供的与硬（yìng）质合金滚（gǔn）刀配套的刮（guā）前滚刀。

2) 粗加工时合（hé）理选择齿侧预留刮削余量十分重要。确定预留刮削余量（liàng）应遵循如下原则：即后序（xù）加工（gōng）能够消除一批因工件热处理后所产生的不同误（wù）差，一（yī）般（bān）单侧齿面刮削余量为0.3～0.6mm，模数小于3mm的小齿轮，其齿侧面在公法（fǎ）线长度（dù）上的刮削余量以0.11～0.15mm为宜，热处理变形较大的区域余量（liàng）可留1mm，此时应多次走刀（dāo）。

3) 工件装夹与对刀 夹具（jù）的精度、稳定性对齿轮的导程、齿形、跳动等精度都有很大的影响（xiǎng）。工件的装夹刚性要好，以减小切削振动。夹具与工（gōng）作台（tái）、夹（jiá）具与（yǔ）齿坯的同（tóng）轴度也（yě）是两项重要指标。装夹（jiá）时应测量齿（chǐ）坯的（de）径向跳动和端面跳动，并（bìng）调整至最佳状态。为了把工（gōng）件左、右（yòu）齿面的热处理变形量（liàng）都切掉，又由（yóu）于加工淬硬齿轮时切下的切（qiē）屑硬而薄，两侧切屑（xiè）厚度的不均易使切削力波动大，引起崩刃，因此必须认真对（duì）刀，尽量使两（liǎng）侧切屑等厚。批量（liàng）生产时，当首件与滚刀（dāo）的位置（zhì）调整（zhěng）好以后，可依靠夹具对中。对刀装置对大模（mó）数齿轮尤其重要，数控机床可用（yòng）程序实现对刀。

4) 滚刀 滚刀是影响硬齿面刮削的关键因素。

a. 大（dà）负前角 刮削淬硬（yìng）齿轮时滚刀切入、切出时间短，齿面的强度（dù）、硬度高，刮削力具有间歇性，加工过程中会产生（shēng）强（qiáng）烈的冲击力，这是硬质合金滚刀崩刃的主要原因（yīn）。因此，把刮削（xuē）滚刀设计成大负前角，加工时，滚刀先由侧刃的根（gēn）部切入，逐渐移向齿顶，形成一（yī）种斜角切削过程，增大（dà）了切削刃的有效工作长度，形成一种“推切”，可使（shǐ）滚刀更好地承（chéng）受加工淬硬齿轮时产生的较大应力，减轻（qīng）切削（xuē）振动，因而（ér）切（qiē）削刃受到（dào）的冲击和崩刃的可能性都（dōu）减小了，刀齿（chǐ）的磨损也相应减小。国内（nèi）有学者研制出（chū）了一种前刀面为凸曲面的刮削滚（gǔn）刀，其侧（cè）刃的抗崩刃性和（hé）重磨次（cì）数等均比平前（qián）刀面滚刀有进一步（bù）的提高。

滚（gǔn）刀负前角的大小将（jiāng）直接影响刀具刃磨后齿形精度的保（bǎo）持性以及抗崩刃的能力。负（fù）前（qián）角越（yuè）大，精（jīng）度保（bǎo）持性越差；但负前角过小，刀具抗崩刃能力也小，因此，在确定前角大小时要综合考虑这两点（diǎn）。根据被（bèi）加工齿轮（lún）的齿面硬度。

b. 刀具材料与（yǔ）涂层 硬齿面刮削（xuē）过程中，刀（dāo）具承（chéng）受着较大的冲击（jī）载荷、较高的切削温度和强烈的摩擦，因（yīn）此，要求刀具材料具有很（hěn）高的冲击韧性、耐磨性和耐热性。

近年来，WC/Co基细晶粒硬质合金已成为齿轮加工技术中的一种重（chóng）要材料。它是由硬质相碳化钨(WC)和硬度较低的金属（shǔ）粘结相钴(Co)烧结而成。成份相同的硬质合金，WC晶粒小于1μm时，其（qí）硬度和（hé）抗压（yā）能力比晶粒为1～3μm的普通硬质合金大大提高。超（chāo）细（xì）晶粒硬质（zhì）合金(≤0.5μm)具（jù）有很高的抗弯及抗拉强度，现代制造技术可以生产出均质的超细晶粒硬质合金。含WC和Co分别为94%和6%的超细晶粒硬质合金，其硬（yìng）度和抗弯强度可分别达2000HV30和4000MPa。

刀（dāo）具涂层可采用化学气相沉积法(CVD法)和物理气相沉（chén）积（jī）法(PCD法)。目前已经研制出PVD法涂层硬质（zhì）合（hé）金，这还是一项新技术，主要采（cǎi）用TiN作涂层材料。人们还研制出其它基于TiN的涂（tú）层材料，其中，TiCN和TiAlN已用（yòng）于商业化生产。

5) 切（qiē）削参数 与其它切削加工方法一样（yàng），硬齿面刮削在确定进（jìn）给速度和进（jìn）给量时也要综合考虑多种因素（sù），尽（jìn）可能优化加工。需要考虑的主要因素包括：机床的刚性、工件所要求的精度、齿坯（pī）预处理情况、工件夹具（jù）及机床的状况等。

a. 切削速度： 一般为40～140m/min。它取决于机床运转条件、工件硬度和模数。高速滚齿时的表面粗糙度值较小，但是，切削速度（dù）提高后，滚齿机振动加剧，容易损（sǔn）伤滚刀刀刃，因此，一般齿轮硬度很高时用低速，不太高时用高速，这样滚刀的磨（mó）损比较小。

b. 轴向进给量（liàng）：一般为（wéi）1～5mm/r。工件硬度越均匀，滚齿机的刚性越好，进给量可以越大。进给量越（yuè）大，滚刀磨损越小。为延（yán）长滚（gǔn）刀寿命，应选用较大的进给量而不是较小的（de）进给量。但进给量大时进给波纹也较大，所以一（yī）般只有在后续（xù）磨削加工工序时（shí）才使用尽可能大的进给量，以延长滚刀寿命。它可通（tōng）过下面公式来确定：

滚刀每转轴向进给量=cos•(4•D/sin)1/2，mm

式中（zhōng）——齿轮螺旋角 ，——齿轮节圆处允许的进给波纹深度，mm ，——齿轮压力角

D——滚刀（dāo）外径，mm

b. 切削厚度：根据刮削余量确定。淬硬齿轮的单侧齿面刮（guā）削（xuē）余（yú）量一（yī）般为（wéi）0.3～0.6mm。可一次（cì）切除，但过大的切削用量将降低刀具的（de）耐用度。

c. 刮削方式：机床蜗轮副存在间隙时，采用顺刮比逆（nì）刮要好，可（kě）消除间隙带来的振动和误差，减小崩刃。

6) 切削液 硬齿（chǐ）面刮削可采用（yòng）干式切（qiē）削。如果采（cǎi）用湿（shī）式切削，则所用切削油必（bì）须为低粘度切削油，因为硬齿（chǐ）面刮削使用切削（xuē）油的主要目的是冷却而不是润滑。若使（shǐ）用高粘度油，工（gōng）件与滚刀就会发生让刀打滑，引起滚（gǔn）刀崩（bēng）刃。用（yòng）作冷却剂的油在40℃时粘度应在10～20cst。含钼添加剂的低粘度油比较适于硬齿面刮削。

3 结束语