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摘 要：硬切削技术作为生产加工技术的一种，体现了较强的先进性，能够铣削和车削硬度较高的金属材料。近年来，硬切削加工技术取得了良好的应用效果，展现出了较强的环保、节能及高效技术优势，被广泛应用于硬齿面齿轮加工中，受到了国内外的广泛关注。本文对硬切削技术进行简要技术，分析硬切削技术特点及硬齿面齿轮加工技术，详细分析了硬切削技术在硬齿面齿轮加工中的应用研究。
关键词：硬切削技术;硬齿面齿轮加工;齿轮定位面;齿轮齿形精加工
前言：齿轮是动力及传递运动中的一种基础元件，在硬齿面齿轮加工中展现出了十分重要的作用。现阶段，齿轮在实际的发展过程中用硬齿面来替代软齿面，硬齿面齿轮的齿面硬度相较于HRC40齿轮较大，在实际的应用过程体现出了多种优势特征，包括其体积小、重量轻、使用寿命长等，另外还具有承载能力大、传动质量好及相对使用成本低等优势。但是齿轮在经过淬硬处理时，无法避免会出现变形情况，副传动过程中齿轮存在噪声大、工作效率低的问题，因此在硬齿面齿轮加工中应用硬切削技术是必要的手段之一。
一、硬切削技术介绍
硬切削技术针对的是硬度较大的材料进行切削加工的技术手段，包括球墨铸铁、淬硬钢、粉末冶金等，该种技术通常被广泛应用于精加工及半精加工的一种工艺方法，在进行切削加工期间一般是使用超硬的刀具来进行。国际上对硬切削技术进行研究的时间为20世纪80年代初期，该项概念致力于研究相关的机理。硬切削的概念及特点提出的时间为1993年，该项概念分别由德国和美国提出。在1996年10月份举办的VDI专家讨论会中，对硬切削加工在汽车工业机器相关配套产业中的应用合理化及应用潜力进行分析。现如今，硬切削技术逐渐发展，其精密效果增强，干式切削和高速切削优势充分发挥出来，与精密加工相结合成为了一种高效经济的加工工艺。我国的相关研究学者也开始了更加深入的研究，针对硬切削技术的原理和刀具的切削性能等深入探索，逐渐取得了一定的显著成绩[1]。
二、硬切削技术特点
硬切削技术在硬齿面齿轮加工中应用，展现出了以下特点：
（一）工艺柔性良好
硬切削技术在实际的应用过程中，无需使用专用的刀具、机床及夹具，各项操作可在现有的数控机床上进行操作，磨削加工技术相较于磨床使用价格更高。
（二）经济性好，生产效率高
硬切削技术在开展切削加工时，需要借助超硬的刀具来开展加工工作，刀具的切削速度每分钟为250m，在单位时间内，会明显提升金属去除率，大大提高了生产效率，最大程度的缩短加工的时间成本，和磨削加工相比，硬切削技术的成本仅是磨削加工的1/4。
（三）环保性能好
由于刀具材料性能及数控机床性能的提升，在实际的应用过程中应采用干式切削与硬切削相结合模式，在磨削加工过程中避免出现无法重复利用磨屑及冷却液混合物的情况，提高了硬切削产生的磨屑利用效率，实现了资源利用最大化，提高了整体加工过程的环保性。硬切削技术在经过了20多年来的发展及应用，促使刀具成本大大降低，性能明显提升，并且在国内外硬切削技术取得了良好的应用效果及质量，应大力推广及使用。
三、硬齿面齿轮加工技术
（一）滚齿加工
滚齿加工作为一种高效及应用广泛的齿廓加工方式，在实际的应用过程中加工方式是以交错轴斜齿轮啮合为原理，被应用到加工软齿面的生产中，取得了显著的应用效果。为了提高滚齿机的刚性，需运用先进的刀具涂层技术、高性能高速钢技术和硬质合金技术。通常将齿面的硬度控制在HRC40-64，齿轮加工方式以精滚加工及半精滚加工方式为主，通过预加工环节去掉淬火变形量后，缩短整体的磨齿工时，齿轮的疲劳强度能够大大提升[2]。
（二）插齿加工
硬齿面齿轮加工技术中的插齿加工是切齿方法的一种，在应用插齿加工技术的过程中应用到的插齿刀具主要以齿轮状、齿条状的刀具为主，和被加工的齿轮同时使用，在合理的速度范围内进行运动。沿着齿长方向，刀具通过往复运动来进行切削加工，此加工方式的应用范围广泛，包括多联齿轮和内齿轮加工中均应用到了此种加工方式。精插削过程中使用到了硬齿面齿轮，针对硬质合金插齿刀，通过精加工和热处理环节，以HRC45-64为硬齿面齿轮的原材料。在实际的插齿加工技术应用中，整体的工艺操作过程具有低成本、高效率的优势，操作过程简单方便，针对直齿外齿轮、带台肩齿轮、硬齿面的内齿轮的加工发挥了关键作用。
（三）剃齿加工
剃齿加工属于一种精加工方式，加工的对象以斜齿轮和直齿轮为主，在实际的加工过程中主要是采用剃齿刀加工方式，有助于促进齿轮质量的提升，齿轮的精度可高达5-7级，有助于促进剃齿刀生产效率及耐用度的提升。普通的剃齿法一般仅适合应用于软齿面精加工中，在硬齿面加工中不能取得良好的应用效果。硬齿面剃齿法作为一种新型的加工技术，其在实际的应用过程中，相较于普通剃齿，刀具与工件能够实现高速同步运动。一般在剃齿加工中主要是使用硬度为HRC50的中硬齿面精加工方式，所使用的材料以高性能高速钢为主。
四、硬切削技术在硬齿面齿轮加工中的应用
（一）在硬齿面齿轮定位面精加工中的应用
针对淬硬后的齿轮加工，在开始精加工的初期首先加工齿形，采取精加工定位基准面的方式，对多个部位展开作业，例如内孔、外圆及端面，通常需要将磨削加工技术应用于传统的加工工艺中。磨削加工技术在实际的应用过程中效率较低，影响环保效果及质量。而将硬切削工艺应用于硬齿面齿轮加工中，直接解决了这一难题，例如针对高速重载齿轮的作业，当需要进行硬切削定位时，在实际的应用过程中，使用的原材料通常为20CrMnTiH，将表面渗碳淬火后的硬度控制在58-62HRC。此工序加工中，当热处理结束后，再进行外圆磨床磨削加工，之后再将硬切削加工技术应用于数控车床加工上，应用到的刀具是PCBN刀片材料，完成了装夹加工作业后，使其符合图纸上关于表面粗糙度Ra0.8的相关要求。不断改进和优化此工艺后，实现了“以车代磨”，大大降低了总体的零件加工成本投入，提高了生产加工的质量和效率[3]。
（二）在硬齿面齿轮齿形精加工上的应用
硬切削技术被广泛普及和应用到了硬齿面齿轮淬硬后的齿轮齿形精加工中，降低了齿轮加工的总成本投入，保证一定的齿轮加工效率。例如，在实践过程中，需要将重载减速箱的齿轮精度调整为6级，并对其进行热处理，其精加工方法主要是通过成型磨削来实现。由于本身具有较大的余量，极易受热处理变形影响，进而引发余量不均情况的产生，在對其进行磨削处理时，极易引发齿轮表面出现磨削烧伤情况。采取粗磨加精磨的工艺方式，能够避免出现磨削烧伤的情况，但是整体的产品成本投入有所增加，降低了生产总效率。因此，通过综合分析后，在进行硬刮削加工之后，再实施精磨工艺方案，刮刀的材料为硬质合金，通过对刮削进行切削，将热处理后的余量去掉，保留均匀的余量后，提高精加工的精度，将成型磨削的精度提高至6级，有助于确保“以刮代磨”的实现。通过对方案进行不断的改进及加工，加工方式以热处理为主，使其发生变形形成较大的尺寸齿轮，有助于提升生产效率[4]。
结论：国内外均对硬齿面齿轮形精加工的硬切削工艺技术进行了大量的研究，并且取得了良好的应用效果。硬切削技术在硬齿面齿轮加工中取得了良好的应用效果，被广泛应用于硬齿面齿轮定位面精加工及硬齿面齿轮齿形精加工中，改进了传统的齿轮加工方式，强化了硬切削技术在硬齿面齿轮加工中的应用有效性。
参考文献：
[1]张晨， 路阳. 硬齿面滚齿工艺在轮拖齿轮轴加工中的应用[J]. 山东工业技术， 2017（10）：20-20.
[2]刘贵元. 探究硬齿面齿轮加工技术进展及展望[J]. 工程技术：引文版， 2016（12）：244-00244.
[3]王春阳. 硬齿面齿轮加工技术研究[J]. 南方农机， 2019， 50（12）：169.
[4]白城. 硬齿面齿轮加工技术进展及展望[J]. 四川水泥， 2016， （7）：133-133.
（南京高精齿轮集团有限公司 江苏 南京 210000）
关键词：硬切削技术;硬齿面齿轮加工;齿轮定位面;齿轮齿形精加工
前言：齿轮是动力及传递运动中的一种基础元件，在硬齿面齿轮加工中展现出了十分重要的作用。现阶段，齿轮在实际的发展过程中用硬齿面来替代软齿面，硬齿面齿轮的齿面硬度相较于HRC40齿轮较大，在实际的应用过程体现出了多种优势特征，包括其体积小、重量轻、使用寿命长等，另外还具有承载能力大、传动质量好及相对使用成本低等优势。但是齿轮在经过淬硬处理时，无法避免会出现变形情况，副传动过程中齿轮存在噪声大、工作效率低的问题，因此在硬齿面齿轮加工中应用硬切削技术是必要的手段之一。
一、硬切削技术介绍
硬切削技术针对的是硬度较大的材料进行切削加工的技术手段，包括球墨铸铁、淬硬钢、粉末冶金等，该种技术通常被广泛应用于精加工及半精加工的一种工艺方法，在进行切削加工期间一般是使用超硬的刀具来进行。国际上对硬切削技术进行研究的时间为20世纪80年代初期，该项概念致力于研究相关的机理。硬切削的概念及特点提出的时间为1993年，该项概念分别由德国和美国提出。在1996年10月份举办的VDI专家讨论会中，对硬切削加工在汽车工业机器相关配套产业中的应用合理化及应用潜力进行分析。现如今，硬切削技术逐渐发展，其精密效果增强，干式切削和高速切削优势充分发挥出来，与精密加工相结合成为了一种高效经济的加工工艺。我国的相关研究学者也开始了更加深入的研究，针对硬切削技术的原理和刀具的切削性能等深入探索，逐渐取得了一定的显著成绩[1]。
二、硬切削技术特点
硬切削技术在硬齿面齿轮加工中应用，展现出了以下特点：
（一）工艺柔性良好
硬切削技术在实际的应用过程中，无需使用专用的刀具、机床及夹具，各项操作可在现有的数控机床上进行操作，磨削加工技术相较于磨床使用价格更高。
（二）经济性好，生产效率高
硬切削技术在开展切削加工时，需要借助超硬的刀具来开展加工工作，刀具的切削速度每分钟为250m，在单位时间内，会明显提升金属去除率，大大提高了生产效率，最大程度的缩短加工的时间成本，和磨削加工相比，硬切削技术的成本仅是磨削加工的1/4。
（三）环保性能好
由于刀具材料性能及数控机床性能的提升，在实际的应用过程中应采用干式切削与硬切削相结合模式，在磨削加工过程中避免出现无法重复利用磨屑及冷却液混合物的情况，提高了硬切削产生的磨屑利用效率，实现了资源利用最大化，提高了整体加工过程的环保性。硬切削技术在经过了20多年来的发展及应用，促使刀具成本大大降低，性能明显提升，并且在国内外硬切削技术取得了良好的应用效果及质量，应大力推广及使用。
三、硬齿面齿轮加工技术
（一）滚齿加工
滚齿加工作为一种高效及应用广泛的齿廓加工方式，在实际的应用过程中加工方式是以交错轴斜齿轮啮合为原理，被应用到加工软齿面的生产中，取得了显著的应用效果。为了提高滚齿机的刚性，需运用先进的刀具涂层技术、高性能高速钢技术和硬质合金技术。通常将齿面的硬度控制在HRC40-64，齿轮加工方式以精滚加工及半精滚加工方式为主，通过预加工环节去掉淬火变形量后，缩短整体的磨齿工时，齿轮的疲劳强度能够大大提升[2]。
（二）插齿加工
硬齿面齿轮加工技术中的插齿加工是切齿方法的一种，在应用插齿加工技术的过程中应用到的插齿刀具主要以齿轮状、齿条状的刀具为主，和被加工的齿轮同时使用，在合理的速度范围内进行运动。沿着齿长方向，刀具通过往复运动来进行切削加工，此加工方式的应用范围广泛，包括多联齿轮和内齿轮加工中均应用到了此种加工方式。精插削过程中使用到了硬齿面齿轮，针对硬质合金插齿刀，通过精加工和热处理环节，以HRC45-64为硬齿面齿轮的原材料。在实际的插齿加工技术应用中，整体的工艺操作过程具有低成本、高效率的优势，操作过程简单方便，针对直齿外齿轮、带台肩齿轮、硬齿面的内齿轮的加工发挥了关键作用。
（三）剃齿加工
剃齿加工属于一种精加工方式，加工的对象以斜齿轮和直齿轮为主，在实际的加工过程中主要是采用剃齿刀加工方式，有助于促进齿轮质量的提升，齿轮的精度可高达5-7级，有助于促进剃齿刀生产效率及耐用度的提升。普通的剃齿法一般仅适合应用于软齿面精加工中，在硬齿面加工中不能取得良好的应用效果。硬齿面剃齿法作为一种新型的加工技术，其在实际的应用过程中，相较于普通剃齿，刀具与工件能够实现高速同步运动。一般在剃齿加工中主要是使用硬度为HRC50的中硬齿面精加工方式，所使用的材料以高性能高速钢为主。
四、硬切削技术在硬齿面齿轮加工中的应用
（一）在硬齿面齿轮定位面精加工中的应用
针对淬硬后的齿轮加工，在开始精加工的初期首先加工齿形，采取精加工定位基准面的方式，对多个部位展开作业，例如内孔、外圆及端面，通常需要将磨削加工技术应用于传统的加工工艺中。磨削加工技术在实际的应用过程中效率较低，影响环保效果及质量。而将硬切削工艺应用于硬齿面齿轮加工中，直接解决了这一难题，例如针对高速重载齿轮的作业，当需要进行硬切削定位时，在实际的应用过程中，使用的原材料通常为20CrMnTiH，将表面渗碳淬火后的硬度控制在58-62HRC。此工序加工中，当热处理结束后，再进行外圆磨床磨削加工，之后再将硬切削加工技术应用于数控车床加工上，应用到的刀具是PCBN刀片材料，完成了装夹加工作业后，使其符合图纸上关于表面粗糙度Ra0.8的相关要求。不断改进和优化此工艺后，实现了“以车代磨”，大大降低了总体的零件加工成本投入，提高了生产加工的质量和效率[3]。
（二）在硬齿面齿轮齿形精加工上的应用
硬切削技术被广泛普及和应用到了硬齿面齿轮淬硬后的齿轮齿形精加工中，降低了齿轮加工的总成本投入，保证一定的齿轮加工效率。例如，在实践过程中，需要将重载减速箱的齿轮精度调整为6级，并对其进行热处理，其精加工方法主要是通过成型磨削来实现。由于本身具有较大的余量，极易受热处理变形影响，进而引发余量不均情况的产生，在對其进行磨削处理时，极易引发齿轮表面出现磨削烧伤情况。采取粗磨加精磨的工艺方式，能够避免出现磨削烧伤的情况，但是整体的产品成本投入有所增加，降低了生产总效率。因此，通过综合分析后，在进行硬刮削加工之后，再实施精磨工艺方案，刮刀的材料为硬质合金，通过对刮削进行切削，将热处理后的余量去掉，保留均匀的余量后，提高精加工的精度，将成型磨削的精度提高至6级，有助于确保“以刮代磨”的实现。通过对方案进行不断的改进及加工，加工方式以热处理为主，使其发生变形形成较大的尺寸齿轮，有助于提升生产效率[4]。
结论：国内外均对硬齿面齿轮形精加工的硬切削工艺技术进行了大量的研究，并且取得了良好的应用效果。硬切削技术在硬齿面齿轮加工中取得了良好的应用效果，被广泛应用于硬齿面齿轮定位面精加工及硬齿面齿轮齿形精加工中，改进了传统的齿轮加工方式，强化了硬切削技术在硬齿面齿轮加工中的应用有效性。
参考文献：
[1]张晨， 路阳. 硬齿面滚齿工艺在轮拖齿轮轴加工中的应用[J]. 山东工业技术， 2017（10）：20-20.
[2]刘贵元. 探究硬齿面齿轮加工技术进展及展望[J]. 工程技术：引文版， 2016（12）：244-00244.
[3]王春阳. 硬齿面齿轮加工技术研究[J]. 南方农机， 2019， 50（12）：169.
[4]白城. 硬齿面齿轮加工技术进展及展望[J]. 四川水泥， 2016， （7）：133-133.
（南京高精齿轮集团有限公司 江苏 南京 210000）