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硬齿面齿轮精加工技术的现状与展望

郑喜朝

【摘要】硬齿面精加工在加工精度和加工效率上取得了一些进步,出现了一些新的

工艺方法.本文对国内外硬齿面的滚齿、插齿、剃齿、珩齿以及磨齿的必威体育精装版工艺方

法及装备进行了介绍,尤其是对磨齿加工的成形法和展成法工艺现状进行了详细介

绍,指出了硬齿面精加工方法的发展方向.

【期刊名称】《新技术新工艺》

【年(卷),期】2013(000)004

【总页数】3页(P88-90)

【关键词】齿轮;硬齿面;精加工;国内外新工艺;磨齿

【作者】郑喜朝

【作者单位】陕西国防工业职业技术学院,陕西户县710300

【正文语种】中文

【中图分类】TP391.9

近年来，各种硬齿面精加工在加工精度和加工效率上都取得了一些进展，同时还出

现了一些新的硬齿面精加工方法。

1硬齿面滚齿工艺

由于磨齿效率低、成本高，近年来，国外开始研究硬齿面滚齿工艺，采用硬质合金

滚刀可以提高加工效率，目前在日本、德国等生产中已有应用。国内近年来也在积

极研究硬齿面滚齿工艺，并取得了一些进展，一些工厂生产中已有应用。

北京第二机床厂和济南第一机床厂等一些厂家已采用硬齿面滚齿工艺代替粗磨齿，

加工效率比锥面砂轮磨齿机约高5～6倍。硬齿面滚齿工艺要求滚齿机床刚度好、

精度高，只有在切齿技术、刀具及机床等几个方面的正确配合下，使切齿过程达到

最佳状态，硬齿面滚齿的精度才能达到7级。

硬齿面滚齿存在的最大问题是齿形精度较低，加工精度不稳定。其主要原因是：1)

用硬质合金滚刀来加工60HRC左右的硬齿面，刀具与工件的硬度相差很小，滚刀

易磨损，直接影响齿形精度；2)由于滚齿是一种断续切削过程，滚齿过程伴随着

强迫及自激振动、力和热的冲击，常常容易造成硬质合金滚刀崩刃；3)由于硬质

合金滚刀采用负前角，而切削厚度小，工件硬度又高，使得径向切削力很大。从工

艺系统分析，滚齿机的刚度虽较强，但刀杆和心轴却是2个刚性薄弱环节，径向

的变形对精度影响很大。

2硬齿面插齿工艺

国外有的公司将硬质合金插齿刀顶刃磨出较大的负前角，使侧刃有较大的刃倾角，

形成刮削加工，也取得了初步成果。不过，要想用硬齿合金插齿刀插制6级精度

齿轮是非常困难的。除了存在和硬质合金滚刀、滚齿相类似的问题外，还存在着插

齿速度无法增加到与硬质合金刀具相适应的最佳切削速度，往复插齿运动造成振动、

插齿机传动链精度不达标等许多问题，使之未能在生产实际中应用。

国内一些工厂在普通插齿工艺基础上，对硬齿面插齿工艺也作了一些研究。目前，

可插制48HRC左右的中硬齿面7级精度齿轮，主要采取了以下措施：1)提高机

床的刚度和精度，提高传动链精度；2)采用高精度插齿刀(AA级插齿刀)，严格控

制刀具的安装偏心；3)提高齿坯和夹具的精度；4)选取合理的进给次数和加工进

给量等。

3硬齿面剃齿工艺

近年来，日本试验成功用硬质台金剃齿刀加工8级精度、硬度为60HRC的齿轮。

为使剃齿刀能切入工件的硬齿面，除将剃齿刀上的渐开线螺旋面刃带减至最窄处外，

还要把剃齿刀每齿上的刀刃减至l～2个。本来软齿面剃齿的最大优点是刀刃多，

有渐开线螺旋面保持稳定啮合，使剃齿效率高，并保证精度。而硬齿合金剃齿刀在

结构上的改动，削弱了剃齿的上述2个优点。此外，剃齿的特点是切削厚度很小，

而硬质合金的刀刃一般是较钝的，故很难进行剃削加工；因而难于在生产中实际应

用。

国内近年来也在研究硬齿面剃齿工艺，目前已能剃削48HRC左右的中硬齿面7

级精度齿轮，加工效率很高，其主要采取了以下措施：1)选择剃削性能好的刀具

材料做剃齿刀；2)提高剃齿刀的制造精度，并采用修形剃齿刀或负变位剃齿刀，

不仅减小或消除了剃齿齿形的中凹现象，还能剃削鼓形齿轮；3)提高热处理前、

后齿坯的加工精度，严格控制热处理淬火变形；4)精细调整机床，提高机床刚度，

选择合理的剃削用量等。

4珩齿工艺

珩齿是目前高精度硬齿面齿轮加工的主要方法；但是，要把珩齿精度提高到6级，

是比较困难的。目前，国内有的工厂已珩出6级精度齿轮。德国的工厂也是利用

珩齿生产6级精度齿轮，采用粗、精2次滚齿，并采用修形剃齿刀剃齿，严格控

制热处理变形等一系列措施，以保证珩前精度，并使用修形珩轮进行珩齿。

普通珩齿工艺采用的盘形珩轮加工效率很高，1～2min就能加工1个齿轮。近年

来，日本提出新的珩齿方法——蜗