齿轮加工刀具—CBN刀具

齿轮作为机械装备中的重要传动部件，广泛应用于机床、汽车等行业。随着齿轮行业的生产需求不断增加，随着齿轮行业的竞争不断加剧，如何在保证齿轮尺寸精度和表面光洁度的要求下，提高生产效率，成为了齿轮行业一直思考的问题，相应的对CBN刀具的效率，精度、寿命等方面也提出了更高要求。

一、齿轮基本知识

齿轮作为机械装备中的重要传动部件，广泛应用于机床、汽车等行业。制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。按硬度来划分，齿轮齿面可分为软齿面和硬齿面两种。

软齿面的齿轮承载能力较低，但制造比较容易，跑合性好， 多用于传动尺寸和重量无严格限制，以及小量生产的一般机械中。硬度在HRC30左右。

硬齿面齿轮的承载能力高，它是在齿轮精切之后 ，再进行淬火、表面淬火或渗碳淬火处理，以提高硬度。但在热处理中，齿轮不可避免地会产生变形，因此在热处理之后须进行磨削、研磨或精加工，以消除因变形产生的误差，提高齿轮的精度。硬度在HRC45以上，甚至高达HRC60以上。

二、针对硬齿面齿轮选择什么刀具加工合适？

如常见的20Cr、20CrMnTi等材质热处理后硬度在HRC58-62之间，尺寸精度和表面光洁度要求较高，而且存在变形量的问题，传统磨削工艺虽然可以满足高精密要求，但磨削效率低，对操作人员的技术要求较高，报废和出现次品的几率较高。

随着齿轮行业的竞争不断加剧，新型刀具材料的不断涌现，让“以车代磨工艺”成为现实，采用车削代替磨削作为最后的精加工工序，不仅提高生产效率，而且降低生产成本。

以车代磨加工齿轮对切削刀具的性能要求较高，尤其齿轮严格的尺寸精度和表面光洁度，甚至断续切削工况下。目前以车代磨精加工齿轮更多的采用进口CBN刀具，但价格昂贵，生产成本居高不下。

随着我国超硬刀具材料行业的不断发展，最终华菱超硬研制出两款可媲美进口CBN刀具的材质—BN-H10和BN-H21。目前已广泛应用于以车代磨精加工齿轮工序。

三、华菱超硬CBN刀具BN-H10和BN-H21牌号加工齿轮的优势

BN-H10和BN-H21牌号均属于复合式CBN刀具，其加工工况不同。

BN-H10牌号CBN刀具：耐磨损性和耐崩损性均衡，主要用于连续切削工况，以车代磨硬度HRC58以上的淬硬齿轮优势明显，不仅保证Ra0.8的表面光洁度和尺寸精度之外，还大幅提高生产效率。

BN-H21牌号CBN刀具：具备优异的刀尖强度，在断续切削工况表现优异。克服了焊接式CBN刀具不能断续切削的难题，并且保证不出现脱焊、掉头等不正常的质量问题。在切削加工齿轮时，相比传统刀具更具优势。

而且根据客户要求，复合式CBN刀片还可提供涂层工艺，再次提高其性能优势。

四、华菱超硬CBN刀具BN-H10和BN-H21牌号加工齿轮的刀片型号汇总

根据加工部位的不同，选择的刀片型号也不同，有C型（80°菱形），T型（正三角型），W型（胖三角型），V型（35度菱形）等，有12款型号选择。如下图所示：

五、BN-H10牌号CBN刀具精加工齿轮的切削参数

材质：20CrMnTi；硬度：HRC58-62，加工工况：连续切削工况，要求表面光洁度：Ra0.8，刀片型号：BN-H10 CNGA120408，切削参数：Vc=180m/min；ap=0.2mm；Fr=0.1mm/r，加工方式：干式切削

相较于同质产品：同等切削参数下，BN-H10材质的刀具寿命是同质产品的1.33倍。

六、BN-H21牌号CBN刀具精加工齿轮的切削参数

以断续车削齿轮为例，材质：20CrMnTi；齿轮硬度：HRC58-62，加工部位：齿轮端面（有8个孔均匀分布），要求表面光洁度：Ra0.8，刀片型号：BN-H21 WNGA080404-3S，切削参数：N=300r/min；ap=0.3mm；Fr=0.1mm/r，加工方式：干式切削。

相较于同质产品：同等切削参数下，CBN刀具BN-H21材质的刀具寿命是进口CBN刀具的1.33倍。

七、总结

采用CBN刀具BN-H10、BN-H21牌号加工齿轮时一般采用干式切削，不添加切削液，但有时对工件的加工精度和表面质量及刀具寿命有特殊要求时，也可使用水基切削液进行连续、均匀的冷却方式，避免刀片产生微裂纹。

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