1 齒輪刀具材料與結構

　〗娇（1）齒輪滾刀

　　通過對歐洲齒輪刀具制造廠和主要用戶企業(yè)（如變速箱制造廠）的考察可知音共，目前齒輪滾刀的使用方式可分為傳統(tǒng)的濕式切削工藝和干式切削工藝兩大類涤玷。用于濕式切削的齒輪滾刀材料主要采用M35+TiN和M35+TiNC游鹿，其中M35+TiN為主流材料盔惑，滾切速度通常為90～110m/min。用于干式切削的齒輪滾刀材料主要為ASP60+TiAlN义誓，其滾切速度為160m/min律坎。硬質合金滾刀主要用于干式切削，其滾切速度可達260m/min蟋定。根據(jù)滾切試驗結果途凫，ASP60+TiAlN滾刀用于干式切削的綜合加工效能優(yōu)于硬質合金滾刀。因此溢吻，在實際生產(chǎn)應用中ASP60+TiAlN滾刀的使用量遠遠大于硬質合金滾刀维费。

　　隨著數(shù)控滾齒技術和刀具涂層技術的快速發(fā)展，齒輪滾刀的結構設計也在不斷變化促王，主要體現(xiàn)在以下方面：①由于滾齒速度的不斷提高犀盟，正前角滾刀的切削性能優(yōu)勢已不明顯，加上正前角滾刀的齒形較復雜蝇狼，制造精度不易保證阅畴，因此正前角滾刀結構正逐漸被淘汰，而代之以零前角滾刀結構迅耘。目前除日本NACHI公司還少量生產(chǎn)正前角滾刀外贱枣，國外其它齒輪生產(chǎn)廠幾乎已不生產(chǎn)正前角滾刀。②滾刀頭數(shù)的確定主要考慮滾齒加工效率的要求颤专，滾刀的外徑纽哥、長度、槽數(shù)等參數(shù)則需根據(jù)刀具壽命要求來確定衙猾。設計滾刀時柬激，通常首先確定每個刀齒的切削長度，再按重磨一次需加工的工件數(shù)確定滾刀的有效切削齒數(shù)斧与，最后確定滾刀的外徑行忘、長度、槽數(shù)等。③近年來牡徘，由于滾齒機快進喧撕、快退速度的提高，小徑滾刀進退刀耗時少的優(yōu)勢已不明顯式伶，因此滾刀直徑的確定主要取決于齒輪結構和槽數(shù)的要求寓综。④為提高加工效率，對于同一齒輪軸上需滾齒加工的不同齒輪焦厘，要求可在同一臺機床上一次安裝依次加工完成耿堕，這就要求一把滾刀上有多段不同規(guī)格的滾刀齒形，即將多把滾刀集成為一體绽脏。

　　由于滾刀圓周齒數(shù)的增多味廊，滾齒加工已可視為近似連續(xù)切削加工，加上滾刀重磨后重新涂層技術的應用棠耕，M35+TiN滾刀與ASP30+TiN滾刀相比其壽命差別已不是很大余佛，但卻具有成本較低的優(yōu)勢，因此M35+TiN滾刀的使用數(shù)量已在明顯回升窍荧，這一趨勢無論從滾刀制造廠還是齒輪生產(chǎn)廠均可得到證實辉巡。但對于圓周齒數(shù)較少的滾刀和重磨后不涂層的滾刀，ASP30+TiN滾刀與M35+TiN滾刀相比仍具有較明顯的壽命優(yōu)勢蕊退。

　　在對環(huán)境污染限制極其嚴格的歐洲郊楣，干式切削具有廣闊的應用前景。目前大量應用于實際生產(chǎn)的干式切削滾刀主要為ASP60+TiAlN滾刀瓤荔。同時也有少量ASP60+TiAlN+WC/C滾刀應用净蚤，其切削速度為180m/min。用于干式切削的硬質合金滾刀和金屬陶瓷滾刀由于制造難度較大输硝、材料及制造成本較高等原因今瀑，在加工生產(chǎn)線上的應用還不多。由于涂層材料和涂層技術的快速發(fā)展点把，涂層粉末冶金高速鋼滾刀在干式切削中的應用卻在不斷擴大橘荠。

　　（2）插齒氢碰、剃齒刀具

　　歐洲生產(chǎn)的插齒刀產(chǎn)品主要采用M35+TiN和ASP30+TiN材質克酿，其結構設計與國內區(qū)別不大。由于插齒加工屬于斷續(xù)切削济谢，因此在高速插齒機上使用的插齒刀大多為ASP30+TiN插齒刀盏掉。

　　歐洲生產(chǎn)的剃齒刀產(chǎn)品主要采用M2或ASP23材料（M2材料占主導地位）。剃齒刀的結構設計與國內差別較大情腥。對于模數(shù)小于4mm的剃齒刀，容屑槽底梳采用直線形钮核；模數(shù)大于4mm的剃齒刀的容屑槽底梳則采用漸開線形辰张。剃齒刀的退刀槽均采用銑制（或磨制）加工形负，刀具內孔配合面較短（一般約為齒面寬的1/3），徑向剃齒刀的邊牙全部銑去欢巡。

　　目前德國開發(fā)出一種不同于傳統(tǒng)剃齒工藝的強力剃齒工藝瞒礼。該機床在剃齒過程中，剃齒刀與被剃齒輪均可驅動致驶，剃第一面齒時剃齒刀為主動輪芯勘，被剃齒輪為從動輪；剃第二面齒時則相反腺逛。無論剃哪一面齒荷愕，剃齒刀與被剃齒輪的轉動方向始終不變，且裝卸齒輪時剃齒刀不停止轉動棍矛。該機床采用自動對刀安疗，齒輪轉速可達4000r/min，切削速度高够委，加工效率高荐类。由于可對齒形實行強力修整，因此剃齒加工精度高茁帽。強力剃齒工藝對剃齒刀的性能玉罐、壽命和可靠性提出了更高要求。

　∨瞬Α（3）拉削刀具

　　歐洲刀具制造廠生產(chǎn)的拉刀材料大多采用M2或M35厌小，部分拉刀采用TiN涂層，具體根據(jù)加工要求和使用條件選用战秋。拉刀的切削齒均無刃帶璧亚。圓拉刀、花鍵拉刀等的容屑槽不少采用雙頭螺旋槽結構辟堡。

　　2 齒輪刀具制造工藝

　　歐洲目前使用的刀具制造設備基本上已實現(xiàn)數(shù)控化价岭。刀具的設計、制造已普遍采用CAD/CAM/CAPP技術触晃，操作者只需輸入刀具圖號冗吟，數(shù)控加工機床即可自動從中央計算機中提取機床調整和加工工藝數(shù)據(jù)，并實現(xiàn)自動加工皂计。

　　刀具磨削均采用帶數(shù)控砂輪修整器的數(shù)控工具磨床演侍，并配備了完善的加工軟件，可根據(jù)刀具廓形自動計算及修整砂輪形狀辉九。齒輪滾刀的車齒色递、鏟齒工序均在數(shù)控車床和數(shù)控鏟齒機上進行；鏟磨齒形用數(shù)控滾刀鏟磨機床采用數(shù)控砂輪修整器修整砂輪，對于模數(shù)小于6mm的滾刀粪趋，其齒形的兩側面蛆狱、齒頂面、齒底面以及齒頂圓弧磺浙、齒底圓弧均可通過一次修整砂輪一次加工完成洪囤。插齒刀齒形磨削采用錐面砂輪磨削原理（不同于我國Y7125磨床的磨削方式），可保證插齒刀修緣撕氧、沉割參數(shù)的加工精度瘤缩，準確加工出齒頂圓角，同時可保證插齒刀重磨后的加工精度伦泥。剃齒刀的容屑槽采用數(shù)控梳槽機加工剥啤，該機床剛性好、沖程快奄喂，可保證剃齒刀容屑槽兩側面的加工質量铐殃，從而延長剃齒刀的使用壽命；剃齒刀齒形采用數(shù)控剃齒刀磨床加工跨新，可磨削各種類型的修形剃齒刀富腊。成形拉刀和花鍵拉刀的廓形面分別在數(shù)控平面磨床和數(shù)控花鍵磨床上加工，采用數(shù)控砂輪修整器修形域帐，鏟背磨削赘被。

　　刀具熱處理方面，齒輪滾刀和插齒刀均采用真空爐淬火赚朱、回火砍篇；剃齒刀、拉刀等采用鹽浴淬火谁班。刀具標志大多采用數(shù)控激光打標機刻字笛蛋，精致美觀。刀具包裝質量很高诊乐。

　　3 刀具涂層材料

　　在歐洲绢拓，刀具涂層材料和涂層技術發(fā)展很快，水平較高晰等，應用也較為普及然怕。目前在刀具制造中應用較廣的涂層材料主要有TiN、TiCN歉莫、WC/C鱼灶、TiAlN、TiAlN+WC/C等张绊，其主要特性見表1信高。表中闸衫，TiAlN（1）為單層涂層，TiAlN（2）為復合涂層轧苫。在歐洲楚堤，刀具復合涂層（如TiAlN 復合涂層）的應用范圍很廣疫蔓。涂覆時含懊，涂層爐中有多個Ti靶和TiAl靶，兩種靶交替工作衅胀，在刀具表面交替涂覆TiN涂層和TiAlN涂層岔乔，以獲得所需的多層復合涂層。

　　表1 涂層材料特性

　　涂層材料：TiN－TiCN－WC/C－TiAlN（1）－TiAlN（2）－TiAlN+WC/C

　　微觀硬度（HV0.05）：2300－3000－1000－3500－3000－3000

　　與鋼的摩擦系數(shù)（干式）：0.4－0.4－0.2－0.4－0.4－0.2

　　涂層厚度（μm）：1～4－1～4－1～4－1～3－2～5－2～6

　　最高工作溫度（℃）：600－400－300－800－800－800

　　涂層顏色：金黃－青灰－深灰－紫灰－紫灰－深灰

　　通過調研考察滚躯，感到目前國內刀具技術的整體發(fā)展水平與歐洲國家仍有較大差距雏门。但近年來國內工具廠通過不斷進行技術改造，刀具設計制造水平已有長足進步掸掏，某些技術領域和產(chǎn)品品種已接近或達到國外先進水平茁影，如汽車變速箱齒輪滾刀、發(fā)動機連桿拉刀丧凤、壓縮機專用拉刀募闲、復合齒形漸開線花鍵拉刀、剃齒刀等刀具品種已達到較高質量水平晰奉，具有了一定的市場競爭能力嘱庸。中國加入WTO后，國內工具行業(yè)機遇與挑戰(zhàn)并存措抒，為了抓住機遇滥尉，迎接挑戰(zhàn)，國內工具制造廠必須進一步加大技術改造力度精克，盡快提高自身發(fā)展水平昼反，縮小與發(fā)達國家的差距，通過市場競爭求生存硅魁、圖發(fā)展塔奋。

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