硬齿面齿轮加工技术展望

山推工程机械股份有限公司 李涛涛 武永福 权中华

1.硬齿面齿轮制造现状

推土机是一种低速重载的机械，其中传动中的齿轮表面硬度58!62HRC，属于硬齿面齿轮。我公司现采用硬质合金滚刀干切的方式进行加工，如图1、图2所示。

该零件在制造过程中主要有以下难点：

（1）硬质合金滚刀每次磨钝后需重新刃磨，因硬质合金韧性差，必须采用大负前角切削以减少刀片的崩刃，但大负前角硬质合金滚刀在刃磨时需要严格地控制前角的变化以保证滚刀的齿形精度，对重磨的设备、技术人员提出了很高的要求。我公司在重磨约1/3时就出现齿形偏出设计要求的现象，严重制约齿轮加工质量。

（2）因硬质合金韧性较差，在使用过程中不可避免的存在崩刃现象，当崩刃出现后，在重磨时必须将崩刃部位完全磨去，滚刀的每一排刀齿也需要磨去相应的厚度，大幅降低滚刀的使用寿命。

（3）当滚刀出现脱焊掉块现象时，需要将滚刀整体发至滚刀厂家修复，制约生产的连续性，需要提高滚刀的库存。

图1 加工现场

图2 加工后齿轮

（4）硬质合金滚刀的切削效率较磨齿有较大的提升，但随着公司30年的发展，已经难以满足现在的生产需要。

（5）硬质合金滚刀的通用性差，对于同一规格的齿轮在不同的工艺余量下，需要设计不同的硬质合金滚刀，增加了滚刀的种类及成本。

2.硬齿面齿轮加工技术展望

（1）现在国外已经有公司应用可转位硬质合金滚刀，其特点为滚刀的切削部分由很多可以更换的刀片组成。滚刀磨损后直接更换磨损的刀片，不需要对滚刀进行重磨。类似于数控刀片，这种滚刀的刀片也是涂层的，其切削效率可达到焊接式硬质合金滚刀的2倍以上。对同模数不同工艺余量的滚刀，可通过更换刀片实现通用。

但是，该种滚刀目前尚无厂家可制作，进口刀具成本太高，m12的滚刀刀体价格大约在40万～50万元，而相同模数的硬质合金滚刀仅为2万多元，如通过国产化降低价格，该种滚刀有其推广的价值。

（2）硬齿面齿轮的磨削已逐渐成为一种趋势，但针对我们的情况来看，磨齿最大的问题是生产效率太低。受制于热处理变形的因素，我们无法将磨齿余量降到较小的数值，而磨齿不同于滚齿，单次进刀量不宜太大，我们曾对图2所示齿轮进行磨齿试验，磨削时间在5h左右，而滚齿仅需1.5h。

如能通过提高砂轮进给速度或单次磨削深度，或在磨齿机床上应用电解磨削等复合加工技术提高磨齿的生产效率，可解决该问题。

（3）更先进的热处理设备，将齿轮的变形量控制在很小的范围，取消硬齿面加工工序。

（4）展望未来的滚齿机床应具备以下功能：高速、高效、自动上下料、自动找正、自动加工、自动测量、加工过程中对工艺系统应力时时监控、分析、各种异常预警等功能。