數(shù)控技術(shù)的發(fā)展極大地推動了機床向數(shù)控、高速、高效和復(fù)合方向快速發(fā)展，為了滿足高精和高效切削加工的需要，近年來，國內(nèi)外齒輪刀具的研發(fā)也與數(shù)控高效機床的發(fā)展保持了同步并取得了很大進展，這些進步主要依賴于幾個方面：更先進的設(shè)計技術(shù)，更先進的數(shù)控專用加工技術(shù)和精密檢測技術(shù)，性能優(yōu)越的刀具材料，先進的表面涂層技術(shù)，而高速鋼齒輪刀具的熱處理技術(shù)也是關(guān)鍵。
近年來齒輪刀具的發(fā)展趨勢和特點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。
環(huán)保干切化
環(huán)保干切在齒輪加工方面已得到應(yīng)用，國內(nèi)外主機廠如美國Gleason公司、日本三菱公司、國內(nèi)重慶機床等均研發(fā)了專用干切滾齒機床。與傳統(tǒng)濕切方式相比，干切方式不需要冷卻液，既環(huán)保又降低了滾齒加工成本，干切方式還可以采用更高的切削速度，提高加工效率。按照干切機床的加工要求，各主要工具廠家均研發(fā)了環(huán)保干切滾刀，例如Gleason公司、NACHI公司、SU公司、漢江工具等，環(huán)保干切滾刀按材料分有整體硬質(zhì)合金滾刀、硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位滾刀、粉末冶金高速鋼滾刀。整體硬質(zhì)合金滾刀一般用于模數(shù)小于2mm的齒輪，精度可達AAA級，切削速度可達250m/min以上；硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位滾刀一般用于模數(shù)大于6～45mm的齒輪，主要用于磨前粗切，切削速度可達120～150m/min；粉末冶金高速鋼滾刀一般模數(shù)范圍更寬，可涵¬蓋所有模數(shù)范圍，這類刀具均采用高性能粉末冶金高速鋼制造，刀具韌性好，加工難度小，其結(jié)構(gòu)特點是小徑加長結(jié)構(gòu)，減少進刀出刀時間，并進行串刀，提高了刀具耐用度和加工效率，采用粉末冶金材料和高性能涂層，切削速度可達150～200m/min，精度DINAA級或GBAA級。環(huán)保干切必將成為切齒加工的主要方式。
齒輪刀具硬質(zhì)合金化
在傳統(tǒng)意義上，齒輪刀具材料一般是高速鋼（高性能粉末冶金高速鋼也已普遍應(yīng)用），隨著硬質(zhì)合金材料的發(fā)展和加工技術(shù)的進步，硬質(zhì)合金刀具比例越來越高，在歐洲發(fā)達國家已高達70%以上，近年來國內(nèi)外各刀具廠商如Gleason、Kennametal、Fette、Ingersoll、SandvikCoromant研發(fā)了各種硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位齒輪刀具，大大提高了齒輪加工效率，也大大提高了刀具壽命。可轉(zhuǎn)位硬質(zhì)合金齒輪滾刀，頭數(shù)1或2頭，刀片可轉(zhuǎn)位2次或4次使用，模數(shù)范圍m5.5～m40，和高速鋼滾刀相比，這類刀具切削速度更高可達100～150m/min（同類高速鋼鑲片滾刀切削速度僅為30m/min），干切，切削效率提高1～3倍。除大模數(shù)可轉(zhuǎn)位合金滾刀外，SandvikCoromant還研發(fā)了m5～m8的機夾式硬質(zhì)合金滾刀，不同的是滾刀每個刀齒采用一個刀片，裝配精度可達DINB級，結(jié)構(gòu)新穎。在小模數(shù)（m＜2）齒輪加工方面，已開發(fā)了系列整體硬質(zhì)合金滾刀，精度AAA～A級，切削速度可達250m/min以上，與此同時，以上公司還研發(fā)了硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位齒輪銑刀，既可用于外齒輪加工，又可高效加工內(nèi)齒輪，特別是風(fēng)電行業(yè)大型內(nèi)齒圈的高效加工，除用于粗切外，還可直接精切齒輪，加工精度可穩(wěn)定達GB8級，這也說明硬質(zhì)合金刀片制造技術(shù)的進步，模數(shù)范圍m6~m40，切削速度也可達到100～150m/min，切削效率提高1～3倍。值得一提的是在國內(nèi)外，CBN、PCD等超硬刀具也得到了越來越多的應(yīng)用，也會成為未來刀具發(fā)展的方向。
刀具規(guī)格超大化
隨著加工機床的大型化，重大裝備對超大齒輪需求增加，出現(xiàn)了多種相配套的超大刀具，近年研發(fā)的40～50英寸弧銑刀就是用于與大型弧齒加工機床配套加工1600～2000mm超大螺旋錐齒輪。超大螺旋錐齒輪主要應(yīng)用于船舶、冶金、石油機械等行業(yè)；m40～m45超大模數(shù)滾刀用于與大型滾齒機配套加工大型圓柱齒輪，在水泥、冶金、起重、船舶等行業(yè)廣泛應(yīng)用；針對大型內(nèi)齒輪的加工，除專用內(nèi)銑刀外，專用插齒刀具已由以前的模數(shù)m18發(fā)展到現(xiàn)在的m25，各種超大規(guī)格刀具的研發(fā)也說明了工具企業(yè)創(chuàng)新能力的提升。
涂層技術(shù)的發(fā)展和刀具的緊密結(jié)合
在現(xiàn)代刀具發(fā)展中，涂層技術(shù)的應(yīng)用起到了關(guān)鍵作用，可以說先進的涂層技術(shù)成就了現(xiàn)代高效切削刀具。目前，無論是化學(xué)涂層（CVD）還是物理涂層（PVD），都在積極研發(fā)各種新的涂層材料；從單一涂層向多層涂層、梯度涂層、納米涂層、納米復(fù)合涂層等方向發(fā)展；同時，涂層技術(shù)也更加注意與涂前處理工藝和涂后處理工藝的結(jié)合；先進的涂層技術(shù)具有更高的紅硬性（顯微硬度可達3300HV及以上），抗熱性和抗氧化性（使用溫度可達1100℃以上）；具有更好的韌性、結(jié)合力及更低的摩擦系數(shù)；涂層技術(shù)對刀具的貢獻在于顯著提高了刀具的耐磨性和使用壽命，實現(xiàn)了刀具的高速高效及干式切削，實現(xiàn)了高硬材料及各種難加工材料的切削加工，大大促進了機械制造業(yè)的發(fā)展，這種促進和影響將會越來越明顯。
隨著齒輪加工向數(shù)控化、高效、高精、復(fù)合柔性化方向快速發(fā)展，刀具的發(fā)展也向環(huán)保干切、高速高效、超大超硬等方向快速發(fā)展，這些發(fā)展與機床的發(fā)展保持了同步，這些發(fā)展得益于更先進的刀具設(shè)計技術(shù)、更先進的數(shù)控加工技術(shù)、性能更優(yōu)越的各種先進材料、更先進的涂層技術(shù)，而國內(nèi)高檔齒輪刀具的整體水平與國外仍存在較大差距，我們國內(nèi)工具同行應(yīng)奮起直追。 |
