硬车加工齿轮选择PCBN刀具

硬车加工齿轮选择PCBN刀具

在加工淬火齿轮的过程中，传统工艺是采用磨削工艺，但随着高速切削刀具材料的出现和机床的发展，“以车代磨“硬车加工齿轮越来越受到用户的欢迎。不仅可以提高生产效率，而且表面精度也得到很好的保证。下面简单介绍一下适合高速切削和硬车加工齿轮的刀具材料及其优势。

一、硬车加工齿轮的难加工问题汇总

硬车加工齿轮的难加工的原因：（1）热处理后的齿轮硬度一般在HRC58-62左右，传统刀具加工不动，或者就是磨损太快；（2）部分齿轮存在断续，如端面有油孔，或内孔部位有槽等均属于断续加工，传统刀具一上去就容易崩刀；（3）还有少部分的强断续齿轮，也就是对滚过齿的齿轮齿面进行加工，对刀具的耐磨性和抗冲击韧性要求较严格。

二、硬车加工齿轮的刀具材料选择

大家都知道，齿轮作为传统部件，也是各大领域的主要消耗零部件，故在生产工艺中，常会看到热处理工艺这一道工序。根据性能要求采用不同热处理方法，其中常见的有调制，淬火，渗碳。

调制后的齿轮硬度一般在HRC30左右，韧性好，适合选择硬质合金刀具，硬质合金刀具加工硬度HRC45以下的工件效果好，而且价格廉价。

淬火后的齿轮硬度一般在HRC50以上，选择PCBN刀具效果好，PCBN刀具硬度高，耐磨性和抗冲击韧性兼备，是目前硬车加工齿轮的好的选择。

渗碳后的齿轮硬度一般在HRC58-62，同样选择PCBN刀具加工。

三、PCBN刀具可硬车加工不同工况的齿轮

热处理后的高硬度齿轮硬度高，而且加工部位不一样，工况也有所不同，在

选择PCBN刀具时需要根据不同的工况和加工余量选择不同材质的PCBN刀具。

如齿轮外圆一般属于连续切削工况，所谓的连续切削工况，就是外圆表面什么都没有，只是一个圆柱。此时选择焊接式PCBN刀具效果好，BN-H11材质就是针对齿轮连续切削工况研制的。加工余量一般控制在0.3mm以内，精度可达到Ra1.6-Ra0.8。

如部分齿轮端面或内孔属于断续切削工况，所谓的断续切削工况，就是齿轮的端面有油孔，或内孔有键槽等。在此情况下，可以选择整体式PCBN刀具和焊接式PCBN刀具，断续情况不严重则选择焊接式PCBN刀具，BN-H21材质在断续切削齿轮端面和内孔方面有好的效果。严重则选择整体式PCBN刀具，但前提是内孔尺寸够大。

如部分齿轮齿面属于强断续切削，所谓的强断续切削工况，是部分大型齿轮齿面已经滚成齿轮，但热处理后需要进行精加工，保证精度，磨削太慢而且没有相应大的磨床齿轮，所以采用车削工艺。此种情况选择整体式PCBN刀具，不崩刀而且耐磨性好。BN-S20材质就是强断续切削齿轮齿面的有效刀具。

四、PCBN刀具硬车加工齿轮的效果

（1）连续切削工况下PCBN刀具硬车加工齿轮的效果参数

加工材质：20CrMoTi

加工工序：精加工

加工部位：齿轮内孔（连续）

热处理工艺：淬火

齿轮硬度：HRC58-63

刀具型号：BN-H10CNGA120408

切削参数：ap=0.2mm，Fr=0.1mm/r，Vc=180m/min

加工效果：PCBN刀具BN-H10的刀具寿命不仅是陶瓷刀具的4倍，而且生产节拍只有陶瓷刀具的40%。

（2）断续切削工况下PCBN刀具硬车加工齿轮的效果参数

加工材质：20CrMoTi

加工工序：精加工

加工部位：齿轮端面（端面存在8个孔，断续）

热处理工艺：淬火

齿轮硬度：HRC57-61

刀具型号：BN-H21WNGA080404-3S

切削参数：Vc=157m/min，ap=0.3mm，Fr=0.1mm/r

加工效果：BN-H21型号一个刃口加工200件，而一件齿轮加工时间是60s，故相当于一个刃口可加工3个多小时。而且加工过程中没有出现崩刀和不耐磨的现象，精度达到Ra1.6以内。

（3）强断续切削工况下PCBN刀具硬车加工齿轮的效果参数

加工材质：20CrMoTi

加工工序：精加工

齿轮硬度：HRC60；

加工部位：外圆（强断续切削）

刀具材质：BN-S20SNMN120712

切削参数：ap=2.5mm；Fr=0.12mm/r；Vc=90m/min。

加工效果：在切削速度高于陶瓷刀具2倍的基础上，刀具寿命是陶瓷刀具的16倍，并且陶瓷刀具一上去就出现崩损，无法加工，而BN-S20材质正常磨损。

五、总结

随着现代科技的进步，“以车代磨”工艺已经广泛的应用于各大领域，硬车齿轮更是普遍存在，而且更多人了解PCBN刀具，知道PCBN刀具是硬车加工齿轮的刀具材料。尤其是断续切削工况。这对于PCBN刀具的生产企业来讲是一个机遇。抓住机遇不仅可减低现在的不景气现象，而且可以更快的助力制造业发展。