硬齒面齒輪加工技術展望

山推工程機械股份有限公司 李濤濤 武永福 權中華

1.硬齒面齒輪制造現狀

推土機是一種低速重載的機械，其中傳動中的齒輪表面硬度58!62HRC，屬于硬齒面齒輪。我公司現采用硬質合金滾刀干切的方式進行加工，如圖1、圖2所示。

該零件在制造過程中主要有以下難點：

（1）硬質合金滾刀每次磨鈍后需重新刃磨，因硬質合金韌性差，必須采用大負前角切削以減少刀片的崩刃，但大負前角硬質合金滾刀在刃磨時需要嚴格地控制前角的變化以保證滾刀的齒形精度，對重磨的設備、技術人員提出了很高的要求。我公司在重磨約1/3時就出現齒形偏出設計要求的現象，嚴重制約齒輪加工質量。

（2）因硬質合金韌性較差，在使用過程中不可避免的存在崩刃現象，當崩刃出現后，在重磨時必須將崩刃部位完全磨去，滾刀的每一排刀齒也需要磨去相應的厚度，大幅降低滾刀的使用壽命。

（3）當滾刀出現脫焊掉塊現象時，需要將滾刀整體發至滾刀廠家修復，制約生產的連續性，需要提高滾刀的庫存。

圖1 加工現場

圖2 加工后齒輪

（4）硬質合金滾刀的切削效率較磨齒有較大的提升，但隨著公司30年的發展，已經難以滿足現在的生產需要。

（5）硬質合金滾刀的通用性差，對于同一規格的齒輪在不同的工藝余量下，需要設計不同的硬質合金滾刀，增加了滾刀的種類及成本。

2.硬齒面齒輪加工技術展望

（1）現在國外已經有公司應用可轉位硬質合金滾刀，其特點為滾刀的切削部分由很多可以更換的刀片組成。滾刀磨損后直接更換磨損的刀片，不需要對滾刀進行重磨。類似于數控刀片，這種滾刀的刀片也是涂層的，其切削效率可達到焊接式硬質合金滾刀的2倍以上。對同模數不同工藝余量的滾刀，可通過更換刀片實現通用。

但是，該種滾刀目前尚無廠家可制作，進口刀具成本太高，m12的滾刀刀體價格大約在40萬～50萬元，而相同模數的硬質合金滾刀僅為2萬多元，如通過國產化降低價格，該種滾刀有其推廣的價值。

（2）硬齒面齒輪的磨削已逐漸成為一種趨勢，但針對我們的情況來看，磨齒最大的問題是生產效率太低。受制于熱處理變形的因素，我們無法將磨齒余量降到較小的數值，而磨齒不同于滾齒，單次進刀量不宜太大，我們曾對圖2所示齒輪進行磨齒試驗，磨削時間在5h左右，而滾齒僅需1.5h。

如能通過提高砂輪進給速度或單次磨削深度，或在磨齒機床上應用電解磨削等復合加工技術提高磨齒的生產效率，可解決該問題。

（3）更先進的熱處理設備，將齒輪的變形量控制在很小的范圍，取消硬齒面加工工序。

（4）展望未來的滾齒機床應具備以下功能：高速、高效、自動上下料、自動找正、自動加工、自動測量、加工過程中對工藝系統應力時時監控、分析、各種異常預警等功能。