高效刀具的应用促进齿轮制造技术发展

    在目前的齿轮制造业中，各家公司的齿形加工工艺大致相同。汽车齿轮大多数采用滚
齿、剃齿和热后珩齿工艺，少数企业和部分轿车企业采用滚齿和热后磨齿工艺，而重载齿

 

轮传动业普遍采用滚热磨工艺。
    滚齿在制齿加工方面占了 70%以上份额，采用高速滚齿意义重大。为了实现高速滚齿，
滚齿机必须提高刚性，提高滚刀头的驱动功率，提高数控、伺服功能，实现温度补偿等等，

 

同时也要推广应用高性能、高效刀具。
    目前生产中应用的滚刀材料以高速钢为主，也有使用硬质合金镶块滚刀或整体粉末冶
金硬质合金滚刀。高速钢滚刀多采用涂层处理，例如常用的 M35、M42、A4 等刀具材料，
应用 TiN 涂层，其基体韧性好，涂层耐热、耐磨，防止崩刃，切削速度可提高至 120～
150m/min。利用粉末冶金烧结成形法制造的整体硬质合金滚刀，也有较好的效果。这种刀
具经过涂层处理，切削速度可提高到 250m/min 以上，轴向进给量可达到 3～6mm/r。而且
只要设备条件允许，可实现干切。采用干切可以减少原来使用切削冷却液所带来的油雾对
环境的污染，而且硬质合金涂层刀具出色的性能使得其使用寿命大大延长，并能降低加

 

工成本。
    滚齿时滚刀与工件相当于一对互相啮合的蜗杆蜗轮，按照连续展成的方式，滚刀的直
线齿形刀刃包络切出工件渐开线齿形。滚削加工要为后续的加工，如热处理前的剃齿或热
处理后的磨齿留有适当的加工余量，齿根部分则在滚齿中加工至成件要求。滚刀转速越高，
头数越多，切削时间越短。为了提高效率，除了提高滚刀转速和进给速度以外，应尽可能
采用多头滚刀。增加头数能明显提高切削速度，减少切削刃切削次数，有利于滚刀的切入，
减少磨损，提高刀具寿命。滚刀一般常用 2～4 头，也有 5～7

 

头的。

    增大滚刀的直径和刀槽数能加大切屑厚度，也能提高生产率。但由于滚刀直径受机床
结构所限，增大的余地不大，增加刀槽数在许多情况下会影响刀齿的强度，故出现了将
两排、三排齿槽合而为一的双齿滚刀或三齿滚刀。这种滚刀既可以用于粗切，也可以用于
精切。特别是刀齿强度提高后可加大切削用量，改善了切屑形成条件，还能适应重切削的
要求沿整个刀刃合理分布切削区域。与普通滚刀相比，效率提高了 4～6 倍，故常称之为

 

重切削滚刀。
    在整个滚齿过程中，滚刀沿工件轴向进给的同时，还要沿滚刀轴向位移，即作窜刀运
动，使滚刀上的全部刀齿都参与切削，均衡刀齿的磨损，提高刀具耐用度。若发现工件齿

 

面粗糙度明显变坏、有光斑、毛刺增多或声音不正常，应及时刃磨。
    采用硬质合金滚刀对淬硬后的齿轮进行加工的方法已在企业中有多年的应用，但在大
多数情况下，只是用于代替粗磨。这是由于滚切硬齿面时，切入切出时滚刀的弹让造成工
件齿形突变，另外，瞬间的挤压高温使得工件齿面退火生成软点，影响工件的接触强度 ，
故利用其金属切除率比磨齿高的特点，代替粗磨具有较好的效果。也有用硬质合金成形刮
铣刀盘对螺伞齿轮进行精加工成功的实例，但是成形刀具十分昂贵，寿命也有限，应用

 

不广泛。
    对于内齿、双联或多联齿轮，常常应用插齿工艺。与滚齿相比，虽然两者均是按展成原
理进行工作的，但插齿时刀具切入切出的冲击、刀具主轴上下运动受惯性力的影响，除非
工艺条件不许可使用滚齿，否则是不会应用插齿工艺的。也正因为此，干切削插齿加工方

 

法的研究进展不大。
在现代化的大型滚齿机上，可以根据用户的要求配置内齿轮铣头，采用盘形铣刀，以铣
代插，逐齿分度将内齿圈齿形加工余量切除，后续再用内齿磨削方法获取最终齿形。与采
用插齿工艺相比，效率提高了数倍。当然，受内齿铣头的限制，工件内径要足够大。另外，
在采用以铣代插方法铣削内直齿时，精铣刀的切削刃可以做成工件一样的渐开线形状，