摘要：根据齿轮内孔和齿轮轴外圆几何结构特点，针对原工艺进行分析，结合实际生产，设计了新型硬车工艺，解决了磨削工艺效率低、硬车精度不稳定的问题，并给出了相应数据。

齿轮内孔和齿轮轴外圆，经渗碳淬火后， 硬度达50 ～62HRC。一般采用渗碳淬火热处理前留余量，渗碳淬火热处理后磨削加工至图样要求的工艺方法；采用渗碳淬火热处理前留余量，渗碳淬火热处理后，用CBN刀片车削至图样要求的方法。齿轮和齿轮轴配合处内孔和外圆有较高的精度要求，渗碳淬火热处理前留余量，渗碳淬火热处理后磨削加工的方法，磨削工序生产成本较高，生产周期长。渗碳淬火热处理前留余量，渗碳淬火热处理后用CBN刀片车削方法加工出的工件， 其表面粗糙度、形位精度不稳定，不能量产，经济性差。

磨削加工是目前较为普遍的加工工艺，能保证零件加工精度，但生产效率低，不环保，产品交货期长，在市场经济环境下竞争优势不明显。

2. 车削加工方法分析

CBN刀片硬度高，相比加工硬度低的材料，刀具需更硬、更耐磨、强度更大。切削本身是一种碰撞、摩擦及挤压的过程，并且产生大量热，尤其是刀尖部分温度最高。

直接用CBN刀片进行半精车、精车加工，刀尖圆角极易出现后角磨损的情况，甚至出现圆角崩塌等不良情况。

工件表面会因刀尖角磨损、刀具刃口失效无法保证加工精度。工件表面也会因刀尖角磨损， 切削时无法进行切屑、排屑、断屑，而使表面粗糙度质量变差。

加工直径100mm、长度86mm内孔，可加工62件，其中6件表面粗糙度值a=3.6～4.5μm，11件精度超差。因此用CBN刀片车削，虽能达到硬车目的，但质量不稳定，不能量产，发挥不出经济效益。

在车床上采用CBN车削技术，加工高硬工件可成倍提高效率，目前国内针对淬火后高硬度钢件加工有以下CBN刀具牌号：

3. 改进后高效的硬车技术

改进后的硬车技术采用半精车与精车两道工序加工零件至图样要求。

采用陶瓷刀片半精车，CBN刀片精车，半精车采用陶瓷刀片进行硬车，单边留余量0.1～0.2mm。陶瓷刀片硬度次于CBN，但高于硬质合金，表面采用CVD化学涂层，具备高耐磨性，且刀片价格较CBN至少低5倍，用于半精车去除渗碳淬火热处理后表面残留氧化皮，渗碳硬化层，可获得良好的性价比。

精车采用CBN刀片硬车。常见的硬车齿轮刀具牌号有KBN100，KBN150和KBN2003个刀具牌号分别针对连续，轻微断续和强断续加工工况。CBN刀片需选用带后角刀片，一般7°即可，配合正前角车刀杆使用，因加工表面粗糙度值a需低于1.6μm，刀尖角应选用0.4mm以上，切削时的每转进给应控制在0.04～0.08mm/r，线速度应控制在60～80m/min，切深应控制在0.1～0.2mm。为保证精车一刀即达图样要求，应试车一小段距离，确认精度后，精车至图样要求。精车时加高压切削液，效果更佳。

单个刃口加工直径100mm、长度86mm内孔，可加工151件，其中151件表面粗糙度值a=1.0～1.6μm，无零件精度超差。生产效率较磨削提高了68%～75%，单件加工成本降低48%左右；较单用CBN进行半精车、精车提高38%～50%，单件加工成本降低52.5%左右，且质量稳定，满足批量生产要求。

4. 结语

高效的硬车技术是解决当前自动化生产的一个重要发展方向之一，结合数控机床应用，代替磨削工艺，具有广阔的应用前景和优势。我国是制造大国，在向制造强国晋升的过程中，尤其在新技术、新工艺方面，应重视创新，为我国产品制造，乃至整个制造业的可持续发展辅平基路。