小模数齿轮的高速干切滚齿技术

小模数齿轮的高速干切滚齿技术

内容提要：在实践小模数齿轮高速干切滚齿技术的过程中，我们建立了“保持一定齿廓精度的滚切长度”这一特定的工艺参数作为衡量高速干切滚齿工艺的评价指标，并以此指标为指引，探索解决制约小模数齿轮高速干切滚齿工艺发展的设备、刀具、润滑、工艺等相关条件，力图为普及小模数齿轮高速干切的加工工艺提供一览子的解决方案。

高速干切齿轮技术起源于现代高速切削的实践及理论。即对某种金属材料进行切削，速度达到一定值时，刀具的切削力和磨损量减小，被切削工件的温度降低。其基本机理可认为是切削速度提高到一定值后，依靠刀具材料的卓越性能使切削刃口的金属材料熔融，因而降低切削力，减少刀具磨损。切削速度提高的另一变化是切屑细碎化并被迅速甩离工件，因而大部分的切削热来不及传导给工件而由切屑带走，使得被切削工件温度较低。高速切削加工的优势是显而易见的，更高的效率，更低的能耗。如果能摒弃传统的喷油冷却润滑方式，则无疑对人及环境保护的意义更是巨大。但实行高速干切的前提条件也是显而易见的，速度更高的机床和性能卓越的刀具。

小模数齿轮由于模数小、生产批量大、许多为轴齿轮形状，齿数少，切削速度高，采用传统的剃、珩、磨加工困难且经济性差。在此背景下，高速干切滚齿技术率先在小模数齿轮加工领域得以推广应用，尤其是热处理后的硬齿面高速干切滚齿工艺突出表现出其优越的工艺性能。

宁波夏厦齿轮有限公司于2003年引进先进工业国家的小模数高速干切齿轮设备，率先在国内开展小模数齿轮高速干切工艺实践，在此过程中创建起自主的工艺评价指标，积累了经验，达到较好的技术效果。

至2013年底，公司共投入高速干切滚齿设备18台，13全年使用自制硬质合金滚刀1650件，生产产品1210万件，产品多为发达工业国家知名公司产品配套，取得了很好的经济效益。

我们所加工的小模数齿轮包含传统定义下的1模数以下，也包含现在业内提出的扩展至2模数的小模数齿轮甚至更大模数的齿轮。这也可以看出高速干切滚齿工艺正向中、大模

数方向发展，小模数在此不是一个严格的界限。

高速的含义根据我们目前的工艺状况，硬齿面（渗碳后齿面硬度达到HRC58~62）刮削加工达到100m~150m/min；硬齿面（高速淬火HRC45左右）一次性滚切加工达到150m~200m/min；而软齿面（低碳合金钢正火状态及中碳合金钢调质状态）应达到200~300m/min以上。

干切的含义为滚切加工时不采用传统的大量喷油冷却润滑方式但包含采用喷雾微润滑条件下的准干式切削加工。

建立一个工艺比较系，确立比较指标

我们从实践中得知，高速干切滚齿工艺的实施建设到设备、刀具、工艺及润滑条件等。每一个方面又包含若干个要素，这些因素的共同作用形成对工艺的制约。因此我们把制约高速干切工艺的若干要素编制成表格，建立起一个工艺比较系。

项目 工艺 被加工工件 相关要素 切削速度，进给量，顺逆铣，进给方式，分几次进给等。 法向模数，齿数，齿宽，螺旋升角，材料，热处理，全齿深，精度，形状特征等。 刀具 外径，滚刀有效长度，内孔，头数，槽数，螺旋升角，滚刀材质，涂层等 设备 润滑条件

主轴功率，最高转速，装夹方式等 润滑方式（干切、准干切或油切），喷气压力，喷气量等。 剩下来的问题就是找出一个与各要素相关联利于分析评价工艺的量化工艺指标。我们称之为“保持一定齿廓精度的滚切长度”（以下简称“滚切长度”）。其含义是：在一定的滚刀使用长度上（一般试验为一个刀位，但以一个刀齿的滚切长度作比较较具可比性）能保持住一定齿廓精度的最长滚切长度。对于相同的工件来讲，也即是保持住一定齿廓精度的滚刀

使用期限。实质上，道具的磨损就是高速干切滚齿工艺的核心问题所在。有了这样一个指标，我们就能方便地对不同工艺条件下的切削实验进行比较，因为我们要求的是一定的齿廓精度，比较的是滚切长度。在不同的设备、刀

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