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淺析齒輪加工之精加工技術

近幾年，齒輪加工技術的不斷發展，齒輪材料、齒輪刀具制造和磨齒砂輪的工藝的改進、齒輪機床在精加工齒輪的精度及加工效率方面都有了很大的提高，速度之快出乎想象。而且齒輪制造的發展方向不僅涉及成熟的歐美市場，還包括以中國為代表的快速發展市場。

硬質合金滾刀和干切加工的推動作用有目共睹。對于齒輪流水線大批量生產，高速鋼滾刀能否被硬質合金滾刀取替?干切是否已成為滾齒加工的必由之路，還是依然會走濕切之路?
硬質合金滾刀雖然特別適用于滾削汽車用齒輪。但是，硬質合金滾刀在歐洲的應用程度仍然不高,這是由于隨著新型的高速鋼材料及高性能刀具涂層技術的發展，硬質合金滾刀與高速鋼滾刀在滾齒時間上的差距可被控制在15%左右；硬質合金滾刀價格較高，若齒輪工件數量不足夠多，使用硬質合金滾刀的成本會很高；再者，使用硬質合金滾刀時要特別小心，而且滾切參數和相應滾齒程序要編制得很細致，只有現代滾齒機才能使用硬質合金滾刀正確滾齒，而若要更新滾齒設備,則需要巨大的投資。就Samputensili而言，每年約生產25000把滾刀，其中硬質合金類只占3%左右。這就是說，硬質合金滾刀每年的生產量zui多為750把。
齒輪干切加工則是另外一回事。由于環保要求及處理冷卻廢液的費用很高，歐洲、美國和日本的用戶在選擇時一般會考慮干切滾齒；而在中國、印度等發展中國家，控制污染雖然也是一個迫切的要求，但需要時間。一旦社會對污染問題的控制日益嚴格后，齒輪干切加工也將會迅速發展起來。

對于齒輪精加工，剃齒和磨齒之間，哪一種齒輪精加工更流行呢？
這首先要把一種行業與另一種行業區分開來。比方說，汽車工業使用的齒輪絕大多數還依靠剃齒進行加工。有些企業也會對后端傳動裝置齒輪進行磨削加工，這僅僅是為了消除環形圓柱齒輪上發生的任何變形。
上述提到的齒輪加工時間減少，主要歸功于新型齒輪刀具、現代齒輪機床的發展及由此帶來的精加工余量大幅減少和磨前齒輪質量的提高。另外，與磨齒機相比，現代數控剃齒機常是價半功倍，可獲得熱處理前的高精度齒輪等級（高達DIN5-6等級）；而且與齒輪螺紋磨床磨削相比，加工周期也較短。
對于汽車工業的齒輪，尤其是那些用在自動變速器的小齒輪，我們可以將剃齒加工后熱處理造成的變形控制在幾個微米；另外，通過齒形和齒向的修正有助于補償變形。由于現代剃刀刃磨機的出現，如Samputensili公司所產生的S400GS，齒形、齒向兩個參數可快速簡單修形；批量生產的時候，剃齒加工比磨削的好處多許多，相比較而言，剃齒既能保證品質，價格又合理。
Samputensili是齒輪機械行業的公司之一，近年來其制造的剃刀還沒顯示出緩慢增產的兆頭。與此同時，齒輪磨削機床生產數量也在不斷上升。齒輪加工工藝的飛速發展，齒輪機床所的操作快速，齒輪磨輪也有了迅速發展。這主要表現在陶瓷磨具、CBN砂輪、電鍍磨輪等方面。用上述磨具來進行齒輪磨削加工，使加工周期縮短。
正由于加工周期逐步縮小，齒輪磨削加工的成本也隨之大幅降低。需要指出的是，有些產業對齒輪質量的要求很高，有的產業需要實現特殊的齒形，所以必須經過磨削來完成。例如，重卡車工業、航空工程以及用于發電、變電的減速器工業，都依靠磨削去做齒輪精加工。在這些大功率產業中，齒輪磨削已處于優勢。

齒輪的品質要求越來越高，變速噪音要求越來越低。要達到品質、噪音的雙重目標，這就要求進行精度更高的齒輪加工，實現極為復雜的齒輪齒向和齒形，目的是把變速傳動的誤差降到zui小。這意味著，在今后一個時期內，磨削仍然是齒輪成批生產的主要方法，齒輪磨削這項加工工藝可能會更加廣泛應用。但要特別注意齒輪加工的單位成本。至今，成本低、收效大的剃齒帶來的好處是很明顯的。磨削在齒輪精加工中取得圓滿成功時，剃齒才可能大規模地被它代替。總之，無論選擇哪一種齒輪加工方法，都要多注意實際使用情況。鑒于滾齒加工目前取得了相當大的發展，很有可能滾齒后所獲的高精度也不再需要進行剃齒。齒輪燒結技術的進一步發展對齒輪制造也做出較大的貢獻，但是此方法目前正在處于萌芽狀態，很難準確預測未來發展趨勢。

正如上面所說，雖然齒輪加工技術發展變化很大，但是齒輪的單位加工成本肯定不會改變。在大批量流水生產線上，齒輪加工結構調整應該以這個參數為導向。新工藝的發展對于質量、精度的提高大有裨益。隨著齒輪產品技術的精細化，對這兩個關鍵要素的要求越來越嚴格。盡管滿足這么高的要求非常難，我們也必須要追求高標準。可是，光著眼于高指標還不夠，我們更要關注的是達到價廉物美的標準，否則再好的齒輪新工藝、新功能也不會受到市場的歡迎，齒輪技術發展水平也不會進而改善。在技術含量高的行業上，應該同時并存工藝精密和價格合理的趨勢。

本文有蘇州中航長風： 整理發布。