硬齒面精加工在加工精度和加工效率上取得了一些進步，出現(xiàn)了一些新的工藝方法。下面簡單介紹下國內外硬齒面的滾齒、插齒、剃齒、珩齒以及磨齒的新工藝方法及裝備。
近年來，各種硬齒面精加工在加工精度和加工效率上都取得了一些進展，同時還出現(xiàn)了一些新的硬齒面精加工方法。
1.硬齒面滾齒工藝
由于磨齒效率低、成本高，近年來，國外開始研究硬齒面滾齒工藝，采用硬質合金滾刀可以提高加工效率，目前在日本、德國等生產(chǎn)中已有應用。國內近年來也在積極研究硬齒面滾齒工藝，并取得了一些進展，一些工廠生產(chǎn)中已有應用。
國內一些廠家已采用硬齒面滾齒工藝代替粗磨齒，加工效率比錐面砂輪磨齒機約高５～６倍。硬齒面滾齒工藝要求滾齒機床剛度好、精度高，只有在切齒技術、刀具及機床等幾個方面的正確配合下，使切齒過程達到較佳狀態(tài)，硬齒面滾齒的精度才能達到７級。硬齒面滾齒存在的大問題是齒形精度較低，加工精度不穩(wěn)定。其主要原因是：
１）用硬質合金滾刀來加工６０ＨＲＣ 左右的硬齒面，刀具與工件的硬度相差很小，滾刀易磨損，直接影響齒形精度；
２）由于滾齒是一種斷續(xù)切削過程，滾齒過程伴隨著強迫及自激振動、力和熱的沖擊，常常容易造成硬質合金滾刀崩刃；
３）由于硬質合金滾刀采用負前角，而切削厚度小，工件硬度又高，使得徑向切削力很大。從工藝系統(tǒng)分析，滾齒機的剛度雖較強，但刀桿和心軸卻是２個剛性薄弱環(huán)節(jié)，徑向的變形對精度影響很大。
2.硬齒面插齒工藝
國外有的公司將硬質合金插齒刀頂刃磨出較大的負前角，使側刃有較大的刃傾角，形成刮削加工，也取得了初步成果。不過，要想用硬齒合金插齒刀插制６級精度齒輪是非常困難的。除了存在和硬質合金滾刀、滾齒相類似的問題外，還存在著插齒速度無法增加到與硬質合金刀具相適應的佳切削速度，往復插齒運動造成振動、插齒機傳動鏈精度不達標等許多問題，使之未能在生產(chǎn)實際中應用。
國內一些工廠在普通插齒工藝基礎上，對硬齒面插齒工藝也作了一些研究。目前，可插制４８ＨＲＣ左右的中硬齒面７級精度齒輪，主要采取了以下措施：１）提高機床的剛度和精度，提高傳動鏈精度；２）采用高精度插齒刀（ＡＡ 級插齒刀），嚴格控制刀具的安裝偏心；３）提高齒坯和夾具的精度；４）選取合理的進給次數(shù)和加工進給量等。
3.硬齒面剃齒工藝
近年來，日本試驗成功用硬質臺金剃齒刀加工８級精度、硬度為６０ ＨＲＣ 的齒輪。為使剃齒刀能切入工件的硬齒面，除將剃齒刀上的漸開線螺旋面刃帶減至窄處外，還要把剃齒刀每齒上的刀刃減至ｌ～２個。本來軟齒面剃齒的大優(yōu)點是刀刃多，有漸開線螺旋面保持穩(wěn)定嚙合，使剃齒效率高，并保證精度。而硬齒合金剃齒刀在結構上的改動，削弱了剃齒的上述２個優(yōu)點。此外，剃齒的特點是切削厚度很小，而硬質合金的刀刃一般是較鈍的，故很難進行剃削加工；因而難于在生產(chǎn)中實際應用。
國內近年來也在研究硬齒面剃齒工藝，目前已能剃削４８ ＨＲＣ 左右的中硬齒面７ 級精度齒輪，加工效率很高，其主要采取了以下措施：
１）選擇剃削性能好的刀具材料做剃齒刀；
２）提高剃齒刀的制造精度，并采用修形剃齒刀或負變位剃齒刀，不僅減小或消除了剃齒齒形的中凹現(xiàn)象，還能剃削鼓形齒輪；
３）提高熱處理前、后齒坯的加工精度，嚴格控制熱處理淬火變形；
４）精細調整機床，提高機床剛度，選擇合理的剃削用量等。
4.珩齒工藝
珩齒是目前高精度硬齒面齒輪加工的主要方法；但是，要把珩齒精度提高到６級，是比較困難的。目前，國內有的工廠已珩出６級精度齒輪。德國的工廠也是利用珩齒生產(chǎn)６級精度齒輪，采用粗、精２次滾齒，并采用修形剃齒刀剃齒，嚴格控制熱處理變形等一系列措施，以保證珩前精度，并使用修形珩輪進行珩齒。
普通珩齒工藝采用的盤形珩輪加工效率很高，１～２ ｍｉｎ就能加工１ 個齒輪。近年來，日本提出新的珩齒方法———蝸桿珩齒工藝，推出新型蝸桿珩齒機。蝸桿珩齒的工作原理是采用蝸桿形狀的珩輪對齒輪齒面進行珩齒，與珩前精度比較，可提高１～２級精度。目前，蝸桿珩齒技術在日本、美國、英國和瑞士等國已有十幾項專利發(fā)表，多用于汽車變速箱齒輪的制造。國內近年來對蝸桿珩齒工藝組織攻關，進行了很多研究，已由南京第二機床廠和長江機床廠生產(chǎn)蝸桿珩齒機，并開始在生產(chǎn)中應用，精度可達到６～７級，平均生產(chǎn)速度為３～６ｍｉｎ／件。一般蝸桿珩輪采用普通磨料，又分為軟珩和硬珩２種蝸桿珩輪。近年來試驗研究采用電鍍金剛石蝸桿珩輪和電鍍ＣＢＮ（立方氮化硼）蝸桿珩輪的珩齒工藝。
國外近年來還發(fā)展了內嚙合自由珩齒工藝，瑞士已生產(chǎn)出內嚙合珩齒機。這種工藝采用內齒圈珩輪加工外齒輪工件，平均單件工時為１～２ｍｉｎ，珩后精度可提高２級，一般可達６～７級。如果提高珩前精度，將能珩出更高精度的齒輪。
5.磨齒工藝
磨齒分為展成磨齒和成形磨齒２大類。一般說來，展成磨齒的效率較低（蝸桿砂輪磨齒除外），磨齒費用較高，機床復雜，價格昂貴，限制了其在生產(chǎn)中的廣泛應用，僅在少數(shù)精密機械及工具行業(yè)使用。而成形磨齒具有機床簡單、效率較高、成本較低等優(yōu)點，但由于過去成形磨齒砂輪修整問題未得到很好解決，也妨礙了成形磨齒工藝在生產(chǎn)中的應用?，F(xiàn)在世界各國都在積極研究高精度、高效率、多功能、性能穩(wěn)定的新型磨齒加工方法和磨齒機。
5.1 展成磨齒
展成磨齒法又可分為單齒分度展成磨齒法和連續(xù)展成磨齒法，如圖１所示。
圖１ 展成法齒輪磨削方法分類
瑞士 Ｍａａｇ磨齒機采用碟形砂輪磨齒，除繼續(xù)保持高精度的優(yōu)勢外，在結構和磨削方法上有所改進，效率有所提高。為提高加工效率，Ｍａａｇ 公司在磨削方法上由 ＨＳＳ系列磨齒機的１５°／２０°的普通磨削法發(fā)展到０°磨削法，采用ＢＣ機構磨修形齒輪，形成了新的ＳＤ 系列。后來 Ｍａａｇ 公司在０°磨削法的基礎上，又發(fā)展了Ｋ磨削法，效率又有所提高。盡管這樣，Ｍａａｇ磨齒機的效率仍然很低，磨１ 個齒輪常常要耗費幾個小時，成本很高，尤其是大規(guī)格磨齒機效率更低。
錐面砂輪磨齒機傳動鏈長，而且漸開線齒面是逐點包絡出來的，影響加工精度及穩(wěn)定性，單件工時一般為０．６～３ｈ；但錐面砂輪磨齒機通用性好，在生產(chǎn)中應用得較廣。世界上生產(chǎn)錐面砂輪磨齒機聲譽較高的是德國的 Ｈｏｆｌｅｒ公司和 Ｎｉｌｅｓ公司。這２家公司已發(fā)展了直徑為３５００ ｍｍ 的磨齒機系列產(chǎn)品。
大平面砂輪磨齒機傳動鏈短，結構比較簡單，加工精度也較高；但加工效率很低，多用來加工剃齒刀和插齒刀等齒輪刀具以及精度較高的齒輪。各國相關廠家都在生產(chǎn)這種磨齒機，但多年來在結構和性能上沒有太大的發(fā)展。
在各種磨齒方法中，蝸桿砂輪磨齒機的效率高，一般１０多分鐘就能磨１個齒輪，適于５～６級齒數(shù)＞８ ｍｍ 或直徑＞６００ ｍｍ）的加工，還有待于解決。
近年來，日本還出現(xiàn)了采用電鍍ＣＢＮ（立方氮化硼）蝸桿砂輪的數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機，砂輪不用修整可連續(xù)加工幾萬個齒輪，用廢后換新砂輪，加工效率很高，１ ｍｉｎ 左右就能磨１ 個齒輪，并能磨修形齒輪。目前，我國各種形式的展成磨齒機都已有生產(chǎn)，但產(chǎn)品尺寸系列還不夠齊全。
5.2 成形磨齒
為了解決大批量齒輪的高效經(jīng)濟磨齒問題，近年來世界上許多國家（如前面提到的瑞士 Ｍａａｇ 公司以及德國、日本、英國、美國等）又在積極研究成形磨齒工藝。成形磨齒所達到的精度與展成磨齒相媲美，且生產(chǎn)率還要高好多倍（但仍低于蝸桿砂輪磨齒），強力高效磨削應用于成形磨齒，效率還將進一步提高。成形磨齒一般適于５～６級精度齒輪的批量生產(chǎn)，還特別適合于模數(shù)大、齒致少、寬度大的齒輪和各種修形齒輪的加工。
成形磨齒要解決的第１個問題是創(chuàng)造通用的成形砂輪修整器，為此近年來發(fā)表了不少這方面的專利和成果，如圖２所示。國外成形磨齒機多采用靠模四桿機構修整器；但這種修整器的精度穩(wěn)定性較差，靠模數(shù)量多，調整麻煩。由于準確漸開線修整器結構一般較復雜，影響精度，又發(fā)展了許多種近似漸開線修整方法。單金剛石筆修整砂輪時很難解決金剛筆磨損對修整齒形精度的影響；因此又發(fā)展了金剛滾輪修整法。由于成形金剛滾輪制造復雜、價格很貴，國外又發(fā)展了金剛砂帶壓輪法。近年來，國內外又研制出了數(shù)控成形砂輪修整器，采用三坐標閉環(huán)系統(tǒng)，以保證精度并能自動調節(jié)補償金剛石筆磨損；但這種裝置復雜、昂貴，尚未正式應用于生產(chǎn)。
圖２ 成形磨齒砂輪修整方法分類
硬齒面齒輪精加工技術的未來發(fā)展
隨著數(shù)控技術的出現(xiàn)，硬齒面齒輪的精加工設備在機床的成形運動設計方面，原有的形成齒輪漸開線輪廓的內聯(lián)系傳動鏈是通過機械機構實現(xiàn)的。數(shù)控技術使得機床的每個運動都加入一個伺服電動機，通過數(shù)控機床的ＣＮＣ系統(tǒng)，向每個伺服電動機發(fā)送脈沖指令，每個伺服電動機得到指令后，通過電動機旋轉帶動滾珠絲杠實現(xiàn)機床運動，這樣就消除了原有的、形成齒輪漸開線輪廓的、內聯(lián)系傳動鏈的機械機構誤差，使機床運動精度得到提高。新的數(shù)控滾齒機、插齒機、剃齒機以及磨齒機將得到廣泛應用。
