超硬材料网

       CVD 金刚石在蜗杆磨齿机金刚滚轮中的应用
       蜗杆磨齿机作为直齿、斜齿圆柱齿轮的连续展成磨削机床,适用于批量化、专业化的齿轮加工生产。基本过程是使用金刚滚轮修整蜗杆砂轮，再使用蜗杆砂轮磨削齿轮。磨削过程对金刚滚轮的精度、寿命  都有较高的要求。
       蜗杆砂轮磨齿机磨削齿轮的原理，相当于一对螺旋齿轮的啮合原理。蜗杆砂轮实质上可以看成是一个齿数很少(单头砂轮齿数等于 1)的螺旋齿轮。因为它的齿数少,螺旋角很大并且轮齿很长，可以绕轴线很多圈，所以形成一个渐开线蜗杆，其法向基节等于所磨齿轮的法向基节。蜗杆砂轮与齿轮的啮合，被看作是加工齿轮与蜗杆砂轮沿法向剖面所形成的假想齿条的啮合，如图 1所示。

       蜗杆砂轮磨齿过程中，砂轮型面不断被磨损，一般由于砂轮磨料种类、结合剂、磨料浓度和被磨齿轮的差异,磨削齿轮十几件到几十件不等,就需要修整蜗杆砂轮。修整蜗杆砂轮需要用蜗杆金刚石滚轮。蜗杆金刚石滚轮是蜗杆磨齿机的核心部件，跟据被磨削齿轮的具体要求,诸如标准渐开线、鼓形齿、倒角齿等，金刚石滚轮需要设计和被加工成相对应的形状。图 2所示为常见适用于不同型号磨齿机的金刚石滚轮形状。其外圆部位是滚轮的易损部位，齿轮模数从0.5mm~10mm，滚轮的外圆部位厚度0.35~5mm不等。

       譬如模数为m=0.5mm的标准渐开线圆柱齿轮,其需要的滚轮外圆厚度只有 0.35mm,这样的尺寸，对传统的电镀或者烧结工艺金刚石滚轮的使用寿命来说都是巨大的挑战。通过烧结工艺或是电镀工艺把 CVD 金刚石嵌入并固定于滚轮外圆，则可大大加强滚轮薄弱环节，成倍增加滚轮寿命。现在市场主流的蜗杆砂轮磨齿机用滚轮，都采用尖部(外圆)镶CVD 金刚石工艺。图3为蜗杆滚轮镶嵌 CVD 金刚石的形貌。
       此种滚轮，一般选用直流电弧等离子体喷射CVD 和热丝工艺CVD 金刚石，微波等离子体 CVD金刚石由于价格过于昂贵，在直流电弧等离子体喷射CVD 和热丝工艺CVD金刚石能满足滚轮需求的情况下，一般不选用微波等离子体 CVD 金刚石。CVD金刚石厚度一般从0.5mm~1.2mm 不等，根据滚轮的要求激光切割成需要的形状。
       镶嵌 CVD金刚石和 HPHT 金刚石相支撑，使滚轮外圆部位和斜面部位的强度得到了很好的发挥。

       CVD金刚石在成型磨齿机金刚滚轮中的应用
       按成形法加工的成形砂轮磨齿机的砂轮由成形砂轮修整器在轴向剖面内修成齿形,砂轮架可作垂直方向进给。被磨齿轮由分度架和尾座支承，通过工作台作纵向往复运动以磨出齿面，每一齿后进行分度。在磨斜齿轮的机床上,砂轮可按工件螺旋角转一角度，工件能在往复运动的同时得到附加转动。如机床砂轮架能使砂轮进入内齿轮工件中，便可磨削内齿轮。成形砂轮磨齿机结构简单，效率高,精度可达5 级,适用于成批生产,对齿数少(例如少于 17 个)的齿轮尤为合适。

       成型磨齿机滚轮一般采用烧结工艺和电镀工艺制造，早年的成型磨齿机滚轮无 CVD 金刚石加强，边缘(圆弧)部位只有 HTHP 金刚石颗粒，滚轮使用过程中曲线磨损较快。通过镶嵌 CVD 金刚石工艺加强后,滚轮曲线保型性大大加强。

节选自《CVD金刚石在齿轮磨齿机中的应用探究》

来源：超硬材料与磨料磨具