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　　筆者于2000年訪問考察了歐洲部分國家的齒輪刀具、拉削刀具制造廠,，同時參觀了一些刀具用戶廠家,，對歐洲國家的齒輪刀具及其它刀具的生產(chǎn)與使用情況作了一些調(diào)研，現(xiàn)對歐洲地區(qū)齒輪刀具設(shè)計與制造技術(shù)的發(fā)展近況作一簡評,。

　　1 、齒輪刀具材料與結(jié)構(gòu)

　?。?）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，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,。用于濕式切削的齒輪滾刀材料主要采用M35+TiN和M35+TiNC，其中M35+TiN為主流材料,，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,，其滾切速度為160m/min。硬質(zhì)合金滾刀主要用于干式切削,，其滾切速度可達260m/min,。根據(jù)滾切試驗結(jié)果,，ASP60+TiAlN滾刀用于干式切削的綜合加工效能優(yōu)于硬質(zhì)合金滾刀,。因此,，在實際生產(chǎn)應(yīng)用中ASP60+TiAlN滾刀的使用量遠遠大于硬質(zhì)合金滾刀,。

　　隨著數(shù)控滾齒技術(shù)和刀具涂層技術(shù)的快速發(fā)展，齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計也在不斷變化,，主要體現(xiàn)在以下方面：①由于滾齒速度的不斷提高，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(fù)雜，制造精度不易保證,，因此正前角滾刀結(jié)構(gòu)正逐漸被淘汰,，而代之以零前角滾刀結(jié)構(gòu)。目前除日本NACHI公司還少量生產(chǎn)正前角滾刀外,，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,，滾刀的外徑、長度,、槽數(shù)等參數(shù)則需根據(jù)刀具壽命要求來確定,。設(shè)計滾刀時，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),，**后確定滾刀的外徑、長度,、槽數(shù)等,。③近年來,，由于滾齒機快進,、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，因此滾刀直徑的確定主要取決于齒輪結(jié)構(gòu)和槽數(shù)的要求,。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，要求可在同一臺機床上一次安裝依次加工完成,，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。

　　由于滾刀圓周齒數(shù)的增多,，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(shù)的應(yīng)用，M35+TiN滾刀與ASP30+TiN滾刀相比其壽命差別已不是很大,，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,，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,。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。

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

　?。?）插齒,、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(zhì),，其結(jié)構(gòu)設(shè)計與國內(nèi)區(qū)別不大,。由于插齒加工屬于斷續(xù)切削,，因此在高速插齒機上使用的插齒刀大多為ASP30+TiN插齒刀,。

　　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(dǎo)地位）。剃齒刀的結(jié)構(gòu)設(shè)計與國內(nèi)差別較大,。對于模數(shù)小于4mm的剃齒刀,，容屑槽底梳采用直線形,；模數(shù)大于4mm的剃齒刀的容屑槽底梳則采用漸開線形。剃齒刀的退刀槽均采用銑制（或磨制）加工,，刀具內(nèi)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。

　　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,。該機床在剃齒過程中,，剃齒刀與被剃齒輪均可驅(qū)動,，剃第一面齒時剃齒刀為主動輪，被剃齒輪為從動輪,；剃第二面齒時則相反。無論剃哪一面齒,，剃齒刀與被剃齒輪的轉(zhuǎn)動方向始終不變,，且裝卸齒輪時剃齒刀不停止轉(zhuǎn)動。該機床采用自動對刀,，齒輪轉(zhuǎn)速可達4000r/min,，切削速度高，加工效率高,。由于可對齒形實行強力修整,，因此剃齒加工精度高。強力剃齒工藝對剃齒刀的性能,、壽命和可靠性提出了更高要求,。

　　（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,，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。拉刀的切削齒均無刃帶,。圓拉刀,、花鍵拉刀等的容屑槽不少采用雙頭螺旋槽結(jié)構(gòu),。

　　2 ,、齒輪刀具制造工藝

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

　　刀具磨削均采用帶數(shù)控砂輪修整器的數(shù)控工具磨床，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,。齒輪滾刀的車齒,、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,，其齒形的兩側(cè)面、齒頂面,、齒底面以及齒頂圓弧,、齒底圓弧均可通過一次修整砂輪一次加工完成。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,、沉割參數(shù)的加工精度，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,。剃齒刀的容屑槽采用數(shù)控梳槽機加工，該機床剛性好,、沖程快,，可保證剃齒刀容屑槽兩側(cè)面的加工質(zhì)量，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,，可磨削各種類型的修形剃齒刀。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,，鏟背磨削。

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

　　3、 刀具涂層材料

　　歐洲,，刀具涂層材料和涂層技術(shù)發(fā)展很快,，水平較高，應(yīng)用也較為普及,。目前在刀具制造中應(yīng)用較廣的涂層材料主要有TiN,、TiCN,、WC/C、TiAlN,、TiAlN+WC/C等,，其主要特性見表1。表中,，TiAlN（1）為單層涂層,，TiAlN（2）為復(fù)合涂層。在歐洲,，刀具復(fù)合涂層（如TiAlN 復(fù)合涂層）的應(yīng)用范圍很廣,。涂覆時,，涂層爐中有多個Ti靶和TiAl靶，兩種靶交替工作,，在刀具表面交替涂覆TiN涂層和TiAlN涂層,，以獲得所需的多層復(fù)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

　　**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(diào)研考察,，感到目前國內(nèi)刀具技術(shù)的整體發(fā)展水平與歐洲國家仍有較大差距,。但近年來國內(nèi)工具廠通過不斷進行技術(shù)改造，刀具設(shè)計制造水平已有長足進步,，某些技術(shù)領(lǐng)域和產(chǎn)品品種已接近或達到國外先進水平,，如汽車變速箱齒輪滾刀,、發(fā)動機連桿拉刀,、壓縮機專用拉刀、復(fù)合齒形漸開線花鍵拉刀,、剃齒刀等刀具品種已達到較高質(zhì)量水平,，具有了一定的市場競爭能力,。中國加入WTO后,，國內(nèi)工具行業(yè)機遇與挑戰(zhàn)并存,，為了抓住機遇,，迎接挑戰(zhàn)，國內(nèi)工具制造廠必須進一步加大技術(shù)改造力度,，盡快提高自身發(fā)展水平,，縮小與發(fā)達國家的差距,，通過市場競爭求生存,、圖發(fā)展。

發(fā)表于 @ 2008年07月03日 11:23:00 |點擊數(shù)（）

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