硬齒麵精加工在加（jiā）工精度和加工效率上取得了一些進步，出現了一些新的工藝方法（fǎ）。下麵簡單介（jiè）紹下國（guó）內外硬齒麵的滾齒、插齒、剃齒、珩齒以及磨齒的新工藝方法及裝（zhuāng）備。

 近（jìn）年來，各種硬齒麵（miàn）精加工在加工精度和加工效率上都取（qǔ）得了一些進展，同時（shí）還出現了一些新的硬齒麵精加工（gōng）方法。

1.硬齒麵滾齒工藝

 由於磨齒效（xiào）率低、成本高，近年來，國（guó）外開始研究硬齒麵滾齒工藝，采用硬質合金滾刀可以提高加工效率，目前在日本、德（dé）國等生產中已有應用（yòng）。國內近年來也（yě）在積極研究硬齒麵（miàn）滾齒工（gōng）藝，並取得了（le）一些（xiē）進展，一些（xiē）工廠生產中已有應用。

 國內一些廠家已（yǐ）采用硬齒麵滾齒工藝代替粗磨齒，加工效率比錐麵砂輪磨齒機約高５～６倍。硬齒麵滾齒工藝要求滾齒機床剛度好（hǎo）、精度高（gāo），隻有在切齒技術、刀（dāo）具及機床等幾個方麵的正確配合下，使切齒過程達到較佳狀態，硬齒麵滾齒的精度才能達到７級。硬齒麵滾齒存在的大問（wèn）題是齒形精度（dù）較低，加工精度不穩定。其主要原因是：

 １）用硬質合金滾刀來加工６０ＨＲＣ 左（zuǒ）右的（de）硬齒麵，刀具與工（gōng）件的硬度相差很小，滾刀易磨損，直接影響齒形精度；

 ２）由於滾齒是（shì）一種斷續切削過程，滾齒過程伴隨著強迫及自激振動、力和熱的衝擊，常常容易造成硬質合金滾刀（dāo）崩刃；

 ３）由於硬質合金滾刀采用負前（qián）角，而切削厚度（dù）小（xiǎo），工件硬度又高，使得徑向切削力很大（dà）。從工藝係統分析（xī），滾齒機的剛度雖較強，但刀杆和心軸（zhóu）卻是２個剛性薄弱環節，徑向的變形對精（jīng）度影響很大。

2.硬齒麵插齒工藝

 國外有的公司將硬質合金插齒刀頂刃磨出較大的負前角，使側刃有較（jiào）大的刃（rèn）傾角，形成刮削加工，也取（qǔ）得了初步成果。不過，要（yào）想用硬齒（chǐ）合金插齒刀插製６級精度齒輪（lún）是非常困難的。除了存在和硬質合金滾刀、滾齒相類似的問題外，還存在著插齒速度無法增加到與硬質（zhì）合金刀具相適應的佳切削速（sù）度，往複插齒運動造成振動、插齒機（jī）傳動鏈精度不達標等許多問（wèn）題，使之未（wèi）能在生產實際（jì）中應用。

 國（guó）內一（yī）些工廠在普通插齒工（gōng）藝基礎上，對（duì）硬齒麵插齒工（gōng）藝也作了一些（xiē）研究。目前，可插製４８ＨＲＣ左右的中硬齒麵７級（jí）精度齒輪，主要采取了以下措施：１）提高機床的剛度和精度，提高傳動鏈精度；２）采用高精度插齒刀（ＡＡ 級插齒刀），嚴格控製刀具的安裝偏心；３）提高齒坯和夾（jiá）具的精（jīng）度；４）選取合理的進（jìn）給（gěi）次數和加工（gōng）進給量等。

3.硬齒麵剃齒工藝

 近年來，日本試驗成功用硬質台金剃齒刀加（jiā）工８級精（jīng）度、硬度為（wéi）６０ ＨＲＣ 的齒（chǐ）輪。為使剃齒刀能切（qiē）入工（gōng）件的硬齒麵，除將剃齒刀上的漸開線螺旋麵刃帶（dài）減至窄處外，還要把剃齒刀每齒上（shàng）的刀刃減至ｌ～２個。本來軟齒麵剃齒的大（dà）優點是刀刃多，有漸開線螺旋麵保持穩定齧合，使剃齒效率高，並保證（zhèng）精度（dù）。而硬齒合（hé）金剃齒刀（dāo）在結構上的改動，削弱（ruò）了剃齒的上（shàng）述２個優點。此外，剃齒的特點是切削厚度很小，而硬質合（hé）金的刀刃一般是較鈍的（de），故很難進行剃削加工；因而難於在生產中實際應用。

 國內近年來（lái）也在研究硬齒麵剃齒工藝，目前已能（néng）剃削４８ ＨＲＣ 左右（yòu）的中硬齒麵７ 級精度齒輪（lún），加工效率很高（gāo），其主要采取了以下措施：

 １）選（xuǎn）擇剃（tì）削性能好的刀具材料做剃（tì）齒刀；

 ２）提高剃齒刀（dāo）的製造精度，並采用修形剃齒刀或負變位剃齒刀，不（bú）僅減小或消除（chú）了剃（tì）齒齒形（xíng）的中凹現象，還能剃削鼓形（xíng）齒輪；

 ３）提高熱處理前、後齒坯的加工精度，嚴格控製熱處理淬火變形（xíng）；

 ４）精細調整機床（chuáng），提高機床剛度，選擇合理的剃削用量等。

4.珩齒工藝

 珩齒（chǐ）是（shì）目前高精度硬齒麵齒輪加工的主要方法；但（dàn）是（shì），要把珩齒精度提高到６級，是比較困難的。目前，國（guó）內（nèi）有的（de）工廠已珩（héng）出（chū）６級精度齒輪。德（dé）國的工（gōng）廠也是利用珩齒生（shēng）產６級精（jīng）度齒輪，采用粗、精２次滾齒，並采用修形剃齒刀剃齒，嚴格控製熱處理變形等一（yī）係列措施，以保證珩前精度，並使用修形珩（héng）輪進行珩齒。

 普通珩齒工藝（yì）采用的盤形珩輪加工效率很高，１～２ ｍｉｎ就能加工１ 個（gè）齒輪（lún）。近年（nián）來（lái），日本提出新的珩齒方法———蝸杆珩齒（chǐ）工藝，推（tuī）出新型蝸杆珩齒機。蝸杆珩齒的工作原理是（shì）采用蝸杆形狀的珩輪對（duì）齒輪齒麵進行珩齒，與珩前精度比較，可提高１～２級精度。目前（qián），蝸杆珩齒技術在（zài）日本、美（měi）國、英國（guó）和瑞士等國已有十幾項專利發表，多用於汽車變速箱齒輪的製（zhì）造。國（guó）內近年來對蝸（wō）杆珩齒工藝組織（zhī）攻關，進行了很多研究，已由南京第二機床廠和長江機床廠生產蝸杆珩齒機，並開始（shǐ）在生產中應用（yòng），精度可達（dá）到６～７級，平均生產速度為３～６ｍｉｎ／件。一般蝸杆珩輪采用普（pǔ）通磨料，又分為軟珩（héng）和硬珩２種蝸杆珩輪。近年來試驗研究采用電鍍金剛石蝸杆珩輪和電鍍ＣＢＮ（立方氮（dàn）化硼）蝸杆（gǎn）珩輪的珩齒工藝。

 國外近年來還發展了內齧合自由珩齒工藝，瑞士已生產出內（nèi）齧合珩齒機。這種工（gōng）藝采用內齒圈珩輪加工外齒輪工件，平均單件（jiàn）工時為１～２ｍｉｎ，珩後精度可提高２級，一般（bān）可達６～７級。如果提高珩前精度，將能珩出更高精度的齒輪。

5.磨（mó）齒工藝

 磨齒分為展成磨齒和成形磨齒２大類。一般說來，展成磨齒的效率（lǜ）較低（蝸杆砂輪磨齒（chǐ）除外），磨齒費用（yòng）較高，機床複雜，價格（gé）昂貴（guì），限製了其在生產中的廣泛應用，僅在少數精密機（jī）械及工具行業使用。而成形磨齒具有機床簡單、效率較高、成本較（jiào）低等優點（diǎn），但由於過去（qù）成形（xíng）磨齒砂輪修整問題（tí）未得到很好解決，也妨礙了成形磨齒（chǐ）工藝在生產中的應用。現在世（shì）界各國都在積極研（yán）究高精度、高效率、多功能、性能（néng）穩定的新型磨齒加工方法和磨齒機。

5.1 展成磨齒（chǐ）

 展成磨齒法又可分為單齒分度展成磨齒法和連續展成磨齒法，如圖１所示。

圖１ 展（zhǎn）成法齒（chǐ）輪磨削方（fāng）法分類

 瑞士（shì） Ｍａａｇ磨齒機采用碟形砂輪磨齒，除繼續保（bǎo）持高精度（dù）的優勢外，在結構和磨削方法上有所改進，效率有所提高。為提高加工（gōng）效率，Ｍａａｇ 公司在（zài）磨削方（fāng）法上由 ＨＳＳ係列磨齒機的１５°／２０°的普通磨削法發展到０°磨削法（fǎ），采用ＢＣ機構磨（mó）修形（xíng）齒（chǐ）輪，形（xíng）成了新的ＳＤ 係列。後來 Ｍａａｇ 公司在０°磨削法的基礎上，又發展（zhǎn）了（le）Ｋ磨削法，效率又有所提高。盡管這樣，Ｍａａｇ磨齒機的效（xiào）率仍然很低（dī），磨１ 個齒輪常常要（yào）耗費幾（jǐ）個小時，成本很高，尤其是大規（guī）格磨（mó）齒機效率更低。

 錐麵砂輪磨齒機傳動鏈（liàn）長，而且漸開線齒麵是逐點包絡（luò）出（chū）來（lái）的，影響加工精度及穩定性，單（dān）件工時一般為０．６～３ｈ；但錐麵砂輪磨齒（chǐ）機通用性（xìng）好，在（zài）生（shēng）產中應用得較（jiào）廣。世界上生（shēng）產錐麵砂輪磨齒機聲譽較（jiào）高的是德國的 Ｈｏｆｌｅｒ公司和 Ｎｉｌｅｓ公司。這２家公司已發展了直徑為３５００ ｍｍ 的磨（mó）齒機係列產品。

 大（dà）平麵（miàn）砂輪磨齒機傳（chuán）動鏈短，結構比較簡單，加工精度也較高；但（dàn）加工效率很低，多用來加工（gōng）剃齒刀和插齒刀等齒輪（lún）刀具以及精度較高的齒輪。各國相關廠家（jiā）都在生產這種磨齒機，但多年來（lái）在結構和性能上沒有太大的發展。

 在各種磨齒方法中，蝸杆砂輪磨齒機的效率高，一般１０多分鍾就能（néng）磨１個（gè）齒輪，適於５～６級齒數＞８ ｍｍ 或直徑＞６００ ｍｍ）的加工，還有待於解決。

 近（jìn）年來，日本還出現了采用電鍍（dù）ＣＢＮ（立方氮化硼）蝸杆砂輪的數控蝸杆（gǎn）砂輪磨齒（chǐ）機，砂輪不用修整可連續加（jiā）工幾萬個齒輪，用廢後換（huàn）新砂輪，加工效率很高，１ ｍｉｎ 左右就能磨１ 個齒輪，並能磨修形齒輪。目前（qián），我國各（gè）種形式的展成磨齒機都已有生產，但產品尺（chǐ）寸（cùn）係列（liè）還（hái）不夠齊（qí）全。

5.2 成形磨齒

 為了解決大批量齒輪的高效經濟磨齒問題，近年來世界上許多國家（如前麵提到的瑞士 Ｍａａｇ 公司以及德國、日本、英（yīng）國（guó）、美（měi）國等（děng））又在積極（jí）研究成形磨齒工（gōng）藝。成形磨齒所達到的精度與展成磨齒相媲美，且生產率還（hái）要高好多倍（但仍低於蝸杆砂（shā）輪磨齒），強力（lì）高效磨削應用（yòng）於成形磨齒，效率還將進一步提高。成形磨齒（chǐ）一（yī）般適於（yú）５～６級精度齒輪的批量生產，還特別適合於模數大、齒致（zhì）少、寬度（dù）大的齒輪和各種修形齒輪的加工。

 成形磨齒要（yào）解（jiě）決的第１個問題是創造通用的成（chéng）形（xíng）砂輪修整器，為此近年來發表了不（bú）少這方麵的專利和成果，如（rú）圖２所示。國外（wài）成形磨齒機多采用（yòng）靠模四杆機（jī）構修整器；但這（zhè）種修整器的精度穩定性較差（chà），靠模數量多，調整麻煩。由於準（zhǔn）確漸開線修整器（qì）結構一般較複雜，影響精度，又發展了（le）許多種近似漸開線修整方法。單（dān）金剛石筆修整砂輪（lún）時很（hěn）難解（jiě）決（jué）金剛筆磨損對修整齒形（xíng）精度的（de）影響；因此又發展了金剛滾輪修整法。由於成形金剛滾（gǔn）輪（lún）製（zhì）造複雜、價格很貴，國外又發展了金剛砂帶壓輪（lún）法。近年來，國內外又研製出（chū）了數控成形砂輪修整器，采用三坐（zuò）標閉環係統，以（yǐ）保證精度並能自（zì）動調節補償金（jīn）剛石筆磨損；但這種裝（zhuāng）置複雜、昂貴，尚未正式應用（yòng）於生產。

圖２ 成形磨齒砂輪修整方法分類

硬齒麵齒輪精加工技術（shù）的（de）未來發展

 隨著數控技術的出現，硬齒（chǐ）麵（miàn）齒輪（lún）的精加工設備在（zài）機床的成形運動設計方麵，原有（yǒu）的形成齒輪漸（jiàn）開線輪廓的內聯係傳動鏈是通過機械機構實現的（de）。數控技術使得機床的每個運動都（dōu）加入一個（gè）伺服電動機（jī），通過數控機床的ＣＮＣ係統，向每個伺服電動（dòng）機發送脈衝指令，每個（gè）伺服電動機得到指（zhǐ）令後，通過電動機旋轉帶動滾珠（zhū）絲杠實現（xiàn）機床運（yùn）動，這樣就消除了（le）原有（yǒu）的、形成齒（chǐ）輪漸開線輪（lún）廓的、內聯係傳動鏈的機械機構誤差，使機床運動精（jīng）度得到提（tí）高。新的數控滾齒機、插齒機、剃齒機（jī）以及磨齒機將（jiāng）得到廣泛應用。