【正文】 具有潛在優(yōu)勢鎢鐵、鉬鐵、釩鐵入口實質(zhì)上是資源廉價入口，不只影響我國高速鋼的生產(chǎn)原料與銷售市場，而且使我國淪為發(fā)達國家轉(zhuǎn)移污染場所。 ，居世界第一位，但技術上仍落后于發(fā)達國家，粉末冶金高速鋼，含CoM42絲尚屬空白。 發(fā)展我國高速鋼當務之急是采用先進的熔融還原冶煉、電渣連續(xù)澆鑄、加孕育劑形核等技術。齒輪滾刀、插齒刀 齒輪滾刀是依照螺旋齒輪副嚙合原理，用展成法切削齒輪的刀具，齒輪滾刀相當于小齒輪，被切齒輪相當于一個大齒輪，齒輪滾刀是一個螺旋角β0很大而螺紋頭數(shù)很少（1～3個齒），齒很長，并能繞滾刀分度圓柱很多圈的螺旋齒輪，這樣就象螺旋升角γz很小的蝸桿了。為了形成刀刃，在蝸桿端面沿著軸線銑出幾條容屑槽，以形成前面及前角；經(jīng)鏟齒和鏟磨，形成后刀面及后角。 插齒刀按外形分為盤形、碗形、筒形和錐柄4種(圖1)。 盤形插齒刀主要用于加工內(nèi)、外嚙合的直齒、 斜齒和人字齒輪。碗形插齒刀主要加工帶臺肩的和多聯(lián)的內(nèi)、外嚙合的直齒輪，它與盤形插齒刀的區(qū)別在于工作時夾緊用的螺母可容納在插齒刀的刀體內(nèi)，因而不妨礙加工。筒形插齒刀用于加工內(nèi)齒輪和模數(shù)小的外齒輪，靠內(nèi)孔的螺紋旋緊在插齒機的主軸上。錐柄插齒刀主要用于加工內(nèi)嚙合的直齒和斜齒齒輪。為了產(chǎn)生后角（見刀具）和重磨后不影響所加工齒輪的齒形，在垂直于插齒刀軸線的各剖面內(nèi)做成變位齒輪的形狀，變位系數(shù)X0由前端面向后端面逐漸減小，并由正變負。插齒刀在使用中受到一些限制。①齒輪根切的限制：插齒刀的齒頂在切削過程中切入被切齒輪根部的漸開線齒形時稱為根切，被加工齒輪的齒數(shù)越少，根切的可能性就越大。②齒輪頂切的限制：頂切是指被切齒輪的齒頂進入插齒刀根部齒形以內(nèi)而被切去齒頂?shù)默F(xiàn)象，插齒刀齒數(shù)和變位系數(shù)越小越容易產(chǎn)生頂切。③齒輪過渡曲線干涉的限制：插齒刀在切齒時，不能在整個齒面上切出漸開線齒形，在齒輪根部是過渡曲線。插齒刀齒數(shù)越少、齒形變位系數(shù)越大，則過渡曲線就越長，如配對齒輪的齒頂與該過渡曲線接觸即產(chǎn)生干涉。④對加工內(nèi)齒輪的插齒刀，則還應考慮插齒刀在徑向切入過程中不發(fā)生頂切的限制。　　標準插齒刀的精度按國際標準分為AA級、A級和B級3種，在通常條件下分別用于加工7和8級精度的齒輪。為加工需要再剃齒或磨齒的齒輪，要分別使用剃前或磨前插齒刀，使齒輪齒面留有一定的加工余量，因此這些插齒刀的齒形需要專門設計?！　≡诩庸ね鈬Ш虾蛢?nèi)嚙合的斜齒輪和人字齒輪時，需要用斜齒插齒刀。加工一對外嚙合的斜齒圓柱齒輪時，需要用兩把斜齒插齒刀，其旋向與被加工齒輪相反；加工一對內(nèi)嚙合的斜齒圓柱齒輪時，加工內(nèi)齒斜齒輪的刀具與齒輪的旋向相同。斜齒插齒刀由于刀齒傾斜，兩側(cè)刃的前角相差很大，一側(cè)為正前角,另一側(cè)為負前角,為了改善插齒刀的工作條件，需要采用特殊的刃磨。　　梳齒刀的工作原理與插齒刀相仿，它可被看作是插齒刀齒數(shù)為無窮多時的一個特例，有直齒和斜齒兩種。梳齒刀形狀簡單，制造方便，用于加工外嚙合直齒、斜齒與人字齒輪，特別適用于加工較大模數(shù)的齒輪。國內(nèi)齒輪行業(yè)發(fā)展狀況 國際上，齒輪裝置正沿著小型化、高速化、行星齒輪裝置的發(fā)展、低振動、可以提高現(xiàn)有漸開線齒輪的承載推力。各國普遍采用硬齒面技術，提高硬度以縮小裝置的尺寸；也可應用以圓弧齒輪為代表的特殊齒形。英法合作研制的艦載直升飛機主傳動系統(tǒng)采用圓弧齒輪后，使減速器高度大為降低。隨著船舶動力由中速柴油機代替的趨勢，在大型船上采用大功率行星齒輪裝置確有成效；現(xiàn)在冶金、礦山、水泥一軋機等大型傳動裝置中，行星齒輪以其體積小、同軸性好、效率高的優(yōu)點而應用愈來愈多。 ，～～9級提高到7～8級。機床齒輪由6～8級提高到4～～8級提高到5～6級。對于模數(shù)不大的中小規(guī)格齒輪，由于高性能滾齒機的開發(fā)，加上刀具材料的改善，滾齒效率有了顯著提高。采用多頭滾刀，在大進給且條件下，可達到的切削速度為90m/s。如用超硬滾刀加工模數(shù)3左右的調(diào)質(zhì)鋼齒輪，切削過度可達200m／，要受到插齒機刀具往復運動機構(gòu)的限制。最近在開發(fā)采用刀具卸載，使用靜壓軸承，增強刀架與立柱剛性等新結(jié)構(gòu)后，效率有明顯提高。新型插齒機的沖程數(shù)可達到2000次／分。 齒輪用鋼的發(fā)展趨勢；一是含Cr，Ni，Mo的低合金鋼；二是硼鋼；三是碳氮共滲用鋼；四是易切削鋼。由于我國缺乏Ni、Cr，常用20CrMnTi滲碳鋼或用含硼加稀土鋼。重型機械常用18CrMnNiMo滲碳鋼或中碳合金鋼。機床行業(yè)食用40Cr，38CrMoAl等鋼以及高速齒輪用25Cr2MoV鋼進行氮化。 　 人們利用計算機能對各種可能的設計方實進行計算、分析和比較，并通過優(yōu)選，求嚙合線與相對速度夾角中，對彈流潤滑計算以及幾何參數(shù)計算等方面編制了程序。還有，,，國內(nèi)在研究應用微機對弧齒錐齒輪的切齒調(diào)整卡進行計算，并大大提高了工效。此外，根據(jù)數(shù)控原理，應用微機對環(huán)面蝸桿螺旋齒面進行拋物線修形，已經(jīng)應用于生產(chǎn)。雖然這方面的工作在國內(nèi)還處于起步階段，但它對提高齒輪制造質(zhì)量和技術水平具有重要意義。歐洲地區(qū)齒輪刀具設計與制造技術的發(fā)展近況 1 齒輪刀具材料與結(jié)構(gòu) （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，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)控滾齒技術和刀具涂層技術的快速發(fā)展，齒輪滾刀的結(jié)構(gòu)設計也在不斷變化，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)，最后確定滾刀的外徑、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的應用，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。同時也有少量ASP60+TiAlN+WC/C滾刀應用，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)線上的應用還不多。由于涂層材料和涂層技術的快速發(fā)展，涂層粉末冶金高速鋼滾刀在干式切削中的應用卻在不斷擴大。 （2）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材料占主導地位）。剃齒刀的結(jié)構(gòu)設計與國內(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）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備基本上已實現(xiàn)數(shù)控化。刀具的設計、制造已普遍采用CAD/CAM/CAPP技術，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 在歐洲，刀具涂層材料和涂層技術發(fā)展很快，水平較高，應用也較為普及。目前在刀具制造中應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）為復合涂層。在歐洲，刀具復合涂層（如TiAlN 復合涂層）的應用范圍很廣。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合涂層。主要參考文獻[1] 袁哲俊、劉華明主編 . 刀具設計手冊 . 北京：機械工業(yè)出版社，1996[2] 袁哲俊、劉華明、唐宜勝合編 . 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