硬齿面滚齿、插齿加工技术应用体会

王明海 于涛

摘 要：随着我国机床技术与硬质合金刀具的发展，利用硬质合金刀切割加热后的材料技术方法，这种加工不但成本低、且效率极高，深受的得到齿轮加工企业的研究和推广。由于大批量的加工和生产，对技术精度和高效率的要求取得一定的进步和发展。科学技术的进步，推动我国加工型企业规范化、高标准化。

关键词：硬齿面滚齿；插齿；加工要求；加工技术

前言

随着我国机床切割技术进步，对加工齿轮的要求越来越高，功能上要求体积小、重量轻、使用寿命长、造价成本低、承载里度大、传动高效性，降低齿轮接触面在运作时的噪音。制作方面选用特殊钢材，采用复合技术工艺提高齿轮表面硬度值为HRC45以上，利用中高频感应冶炼控制温度，通过渗氮或氮碳共渗的加工制作合成，使硬度值达到HRC52，再经过硬质合金刀的精准切割和打磨，一个成型的硬齿轮就这样成形，热处理的工艺技术发展得到了广泛应用。

一、硬齿面滚齿和插齿加工现状

硬齿面滚齿和插齿传动效率的广泛使用，逐渐取代了现今制造业装备制作的动力传递输出和流水运作的主要形式，而且硬齿面齿轮的设计和制造水平直接影响了机械加工产品的质量，在机械工业生产发展中具有重要意义的地位。硬齿面和插齿技术持续发展为齿轮加工提供工艺选择，技术要求上高效、耗能低、成本低的优势，同时被公认为工业化先进技术的一种高标志，精细硬齿面齿轮的加工技术作为国家的一项重要的发展战略，关系到国家未来安全和尖端科技的发展，所以齿轮精加工技术必须作为齿轮加工技术发展的目标。

二、硬齿面齿轮加工要求

1.产品质量

随着我国工业技术发展的进步和提高，机械工业制造不断完善，对技术水平的精准把握有力进一步的提升，在市场发展前景巨大的情况下，企业生产对机械高效化越来越高，要求硬齿面齿轮制作必须具备低消耗和低成本制造过程，质量上要求不断完善，速度上要求提高生产效率，精度上要求制作数据降低偏差值、加大硬度数值、增强承载力度、生产使用寿命长、耐摩擦等优质性，保证齿轮运作质量在机械产品生产中发挥高效的动力输送。

2.刀具的设计与制造

2.1硬质合金滚刀的合金材料非常昂贵，设计要求技术性含量高、花费制造成本大。原因精加工的硬齿面料非常坚硬，对切割具有高要求硬度高、耐磨性久、冲击力度大等。硬质合金滚刀的研究性比较深，门槛性也开始增加，目前市面出售硬质合金滚刀的方式是以切割硬度等级划分的。硬质合金滚刀运用单刀骗焊接和可换刀片的机夹结构的方法设计制作，具有一定的力学原理、工艺技术、焊接性能。硬质合金滚刀强度性高和塑造性强，通过热处理加工保证刀具耐磨度和精准度。

2.2硬质合金插刀设计和加工特点。硬质合金插刀加工热后，硬齿齿面齿轮会采取粗插法、热处理、精插法三种加工制作工艺。例如粗插法会利用高速钢材料制作而成的插刀，承受插齿过程时巨大的冲击力，会给热加工前做好预加工准备。热处理法是利用中高频感应冶炼控制温度，通过渗氮或氮碳共渗的加工制作合成，使硬度值达到HRC52，再经过精准切割和打磨值度为模数2齿厚留量0.2和模数3齿厚留量0.25-0.3，模数4和5齿厚留量0.4、0.5以上值。为了避免插到的顶刃和侧刃同时受损，在热处理前将齿轮加粗，槽线放深，齿牙略高，增加插刀精度和刀具耐用时间。

3.机床夹具

加工硬齿面齿轮需要选择好强度高、刚性度强的机床。原因是在于硬齿面齿轮切割时面积小和整体厚度薄的特点，如果刚性不足就会造成加工过程时受力程度不均匀，齿轮面就会有所起伏，会影响齿轮运作效率。机床分裂机构和硬质合金刀具架点之间要做出合适调整，数值一般为0.005mm-0.015mm，不能太大也不能太小，切割的厚度变化巨大会引起硬质合金刀具的断裂，危险度极高，所以机床夹具要高度精准，夹具紧度工作要牢靠。由于热处理后精加工，粗件物品和精件物品需要对应好硬度不同的合金刀具，机械构建安装前后必须保持好位置距离长度，防范危险同时又能把握好机床和夹具对应的齿料，确保不会加工装置不会装偏。

三、齿轮加工技术

如今许多机械加工型企業常用的几种加工制作技术，硬质合金滚齿刀切割法、硬质合金剃齿刀切割法、硬质合金插齿刀插齿等工艺。

（一）硬质滚齿加工

滚齿的加工方法是一种具有高效性及广泛应用是齿廓，是根据错乱相交杂轴斜齿轮的原理进行深加工的，相比以前主要是利用软齿面加工。通过我国机械加工技术的发展，提高了滚齿机械钢性度，利用高性能和高速钢、硬质合金与先进的锋利刀具涂层融合技术，加强了以前工艺模数为3-41、齿轮面硬度HRC40-64的硬齿面圆形柱子齿轮的半成精滚齿和精滚齿加工，为磨前制作预加工做好准备，

可以减少淬火加工变形量，进一步缩短磨齿的工作时间，降低磨齿消耗成本，又能确保磨削时带来烧伤和裂纹的危险，还可以提高硬化滚齿面的硬度和齿轮的耐久性。相对国外的硬齿面滚齿精度为6级水平，国内硬齿面滚齿为7-8级，硬齿面粗糙为Pa0.63-1.25um或者更低[1]。滚齿也有缺点，其在于无法切割内齿轮和多联齿轮。硬齿面齿轮的齿形修制需要硬质合金刀来完成切割。齿向修形需要滚齿机械系数控制工件或硬质合金刀具两座标联实现圆弧插补。

（二）剃齿加工

剃齿作为一种齿轮制作的精加工方法，运用于直齿加工和斜式齿轮加工，经过剃齿加工后的齿轮质量比较好。精度可为5-7级，剃齿刀相对其他刀具比较耐用和高效作业，比如在切割料物方面，其他刀具只能切割软齿面的精加工制作，不能使用于硬齿面的精加工制作。在上世纪80年代，由德国Hurth公司研究出了一种硬齿面剃齿法，其巧妙的利用精密齿轮状基体涂镀金刚石制刀具切割热处理后的齿轮，运用于所生产齿轮硬度为HRC50的精加工，齿轮凹部位可以利用剃齿进行修改，并拥有普通剃齿没有的刀具和工件高速同步运动[2]。但掌握基体精密涂镀金刚石技术和数据同步控制技术、剃齿机床磨冶技术的综合运用非常难，齿轮剃齿精加工的刀具是高性能速钢表面的化学处理。

（三）插齿加工

插齿作为广泛切割齿轮的方法，其形状有齿轮和齿条的两种插齿刀具，使用于加工齿轮时按一定的速率做啮合运动，刀具会沿齿长的方向做来回的反复运动将齿模切割成形，能够有效的加工内齿轮和多联齿轮[3]。硬齿面齿轮的精加工是采用硬质化性的合金插齿刀加工热处理，硬度值为HRC45-64的硬齿面齿轮。硬齿面齿轮的研究，国外起步时间比较早和投入研究量多，对硬齿面齿轮熟加工工艺技术有一定的掌握，而我国的是在上世纪80年代中后期才开始研究硬齿面齿轮的制作技术。例如我国早些年内蒙古机械制造厂利用756片刀具压合式的加工制成的插齿刀，切割出硬度值为HRC60的齿轮，精度为8级。合理选择插齿用钢的材料最为关键，加工工艺的效果会大大提高，要达到较高的机械效应，插齿要不断的提高硬度和强化，添加合金Cr、Mo、元素合成，利用淬火与回火的精准把握度冶炼，会使合金硬度达到高强化塑性和韧性效果。硬齿面插齿具有一定 优点，可以对多种构型齿轮进行方便加工，如内齿轮、外齿轮、双联及多联、带台肩齿轮等 。加工工艺过程简单、效率高、操作技术方便、成本制造低。

总结

随着齿轮技术的不断发展，数据精准控制和技术工艺流程的不但高效化，硬齿面滚齿和插齿加工技术得到了巨大的改善，从高效、精准、耐磨、抗压、硬度高加工成本低，加强我国机械加工生产业的不断进步化发展，大力推广深入及研究加工技术，实现国家战略性发展目标，推动国有尖端科技和安全技术的进步

参考文献：

[1]姚景超， 刘佩， 杨平. 硬齿面滚齿、插齿加工技术应用[J]. 今日制造与升级， 2018， No.104（07）：53-54.

[2]南耀仕， 张满栋， 吕明， et al. 面齿轮插齿仿真加工及分析[J]. 工具技术， 2018， 52（3）： 77-80.

[3]罗天元， 罗成， 卢宇， et al. 插齿机插削加工热稳定性研究[J]. 现代商贸工业， 2018（24）：195-196.