车齿加工自原理及设备问世以来就备受关注，成为齿轮设备厂家、齿轮刀具厂家以及齿轮生产厂家热烈讨论的话题。在行业肯定其加工效率及精度提升的同时，车齿工艺的实际应用及刀具配套一直是齿轮生产厂家所担心的问题。
本文结合中国小模数齿轮刀具工程研究中心及江阴塞特精密工具有限公司长期的试验测试、刀具应用及市场调研，简要分析车齿工艺进入国内市场这几年的实际应用情况及刀具技术发展，希望能够帮助更多的小模数齿轮生产厂家了解该项新工艺的应用能力及发展进程。
从最初的概念构思，到100多年后的今天，车齿加工终于成为了现实生产力，这要归功于机床技术的进步。对于众多类型的齿轮加工而言，车齿是加工速度、质量和成本方面的重大进步。车齿刀具的研究和发展也紧随其后，在满足生产需要的同时，力争为用户创造更大的价值。根据不完全统计，目前国内厂家拥有能够进行车齿加工的专用设备数量已接近100台。随着国内齿轮厂家车齿设备的增加和使用经验的积累，我们对车齿加工的特性和优势都已有了更加深入的了解。
车齿工艺逐步发挥优势并走向成熟
车齿优势逐渐突出
如大家所知，车齿不但能使加工速度成倍加快，还能以更低的成本提供更好的加工质量。与插齿加工相比，因为无需反复行程运动，也无需非加工空回程，车齿加工的生产效率是插齿加工的4-10倍。与拉齿加工相比，刀具的加工周期与成本优势使车齿加工具有更高的灵活性，也可明显地提高加工质量。目前国内厂家实际应用车齿加工的零件皆为高精度要求的小模数齿轮或齿圈，可见车齿加工的优势正是顺应了齿轮行业小模数、高精度的发展方向。
车齿应用逐渐广泛
工艺过程的灵活性是车齿加工的最大优势之一。归功于车齿机床软件的开发和进步，车齿加工已经成熟应用于切削内齿、外齿，直齿、螺旋齿，鼓形齿、锥度齿，齿轮、链轮、花键以及复杂的不对称齿形零件等等。甚至在加工外圆柱齿轮的情况下，也可以比传统滚齿提供更好的质量和更快的节拍。正是因为这些优点，越来越多的变速箱齿轮组件趋向于“适合车齿加工的设计”，使齿轮可以被设计的更小，但仍然具有相同的强度，从而使整个变速箱变得更紧凑，更有成本竞争力。
车齿设备不断优化
车齿加工取得成功的关键是机床刀具主轴和工作台的高转速、高刚性和高精度同步性。在追求更高速更稳定加工的同时，许多机床厂商对专业车齿机设备增加柔性化功能配置，比如自动上下料、自动换刀、一体化去毛刺、对齿精加工等等，目的是减少额外的加工工序，从而得到更高的产品质量和生产率。另一方面，越来越多的设备厂家在其复合加工设备中增加了车齿功能，使设备拥有了同步加工齿轮的能力，更加接近用户的需求。
车齿刀具持续进步
车齿加工的可持续性发展离不开更高精度更高生产效率的车齿刀具。在传统整体粉末高速钢刀具的基础上，车齿刀具正在向组合式刀具、可转位刀粒式刀具、硬质合金材料、高性能涂层的方向发展。各家刀具厂商也都不断完善了设计软件和加工工艺，使刀具齿形更加合理及精准。目前国内车齿用户的刀具选择已从起初的完全依赖进口转变为仅小部分仍选用进口刀具。国内刀具制作厂家的车齿刀具制作能力已经基本成熟，刀具的综合性能及性价比快速赶超进口品牌。
车齿刀具突破瓶颈并快速发展
车齿刀具突破设计及制作瓶颈
车齿刀具从形式上可分为圆锥形车齿刀和圆柱形车齿刀两种，分别应用于有偏位的加工和无偏位的加工，各有优势。从目前的实际应用看来，设计和制作相对容易掌握，加工性能也较强的圆锥形车齿刀被更广泛地制作和使用，圆柱形车齿刀的制作和应用仍停留在测试阶段。圆锥形车齿刀的结构几何设计和齿形磨削工艺与插齿刀具大体相同，所以目前能够制作车齿刀具的厂家都是拥有丰富的插齿刀具制作经验的。但是由于车齿加工的原理和插齿加工的原理截然不同，对刀具的性能要求也大幅度提升，刀具厂家在设计和制作车齿刀具的时候，齿形设计和性能优化是两大课题。并且，这两大课题必须同时解决，才能实现批量车齿加工的实际意义。
正因为车齿加工的概念新颖、原理复杂，在齿形设计方面几乎没有现成的公式和软件可用于计算。各家刀具厂都在不断地进行理论研究、摸索规律、建立模型，力求能够在刀具齿形方面实现模块化的精准设计。目前，国内刀具厂家在车齿刀具设计开发方面进展迅速，从无到有，从模仿到优化，已经基本能够实现渐开线齿形的理论设计，只是在修形计算和设计经验方面仍有欠缺。欧洲国家的刀具厂在车齿刀具设计方面起步较早，不论是理论研究还是软件开发，都是较为领先的，特别是在超常规设计方面，往往能够克服困难、出奇制胜。塞特精工作为国内较早接触车齿刀具设计和制作的厂家，通过与多家车齿设备厂家的深入合作，充分学习和了解了车齿加工的机床运动原理及成形方法，已经成功开发出车齿刀具齿形设计的计算程式，并已固化成设计软件，实现了快速、精准的齿形设计，减少了以往齿形修正的时间成本和损耗成本，大大加快了车齿刀具的交付速度。
车齿加工的效率大约为插齿加工的4-10倍，刀具需要承受的切削线速度和负载也随着加工效率的提升而增加，延续现有插齿刀具的制作工艺制作的车齿刀具是很难适应车齿加工的要求的，无法达到合格的加工数量要求，从而控制刀具成本。尤其是在材质选用、磨削质量、刃口处理和表面涂层等方面，车齿刀具的制作要求是非常严格的。塞特精工依托小模数齿轮刀具工程研究中心的测试平台，大量进行车齿工艺的切削测试，不断积累加工经验，优化刀具的选材和制作工艺，大幅度优化了刀具的耐用性，节省了刀具制作的成本，为车齿用户实现了高效能，高性价比的目标。目前，塞特精工制作的硬质合金小模数车齿刀具，搭配巴尔查斯的AT涂层，已稳定实现大进给、高转速、高产量的研发目标，成为国内车齿用户的刀具首选品牌。
车齿刀具不断创新持续发展
虽然车齿刀具的发展情况已基本能够满足目前市场的需要，但因为较高的刀具成本和较为单一的刀具形式，车齿刀具仍然是车齿工艺继续扩大发展的障碍之一。因为坚信车齿工艺未来一定会大幅度提高齿轮加工生产力，塞特精工的研发团队自从车齿加工首次进入国内以来就致力于车齿刀具的持续研发与创新，主要侧重以下几个方面：刀体设计、齿形设计、材料选择、磨削质量、刃口处理、表面涂层及加工参数。经过研发团队、测试团队以及合作用户的共同努力，已取得了以下几项进展：
1. 优化了硬质合金车齿刀具的成本，针对齿轮的不同模数范围开发出了组合形片状式车齿刀及可转位刀粒式车齿刀，分别用于小于1模数及大于2.5模数的车齿加工的刀具成本改善。
2. 优化了设计软件的数学模型，不仅可以充分模拟切削的干涉情况，也能够更精准的计算刀具齿形，包括渐开线和非渐开线齿形，从而大幅度提高了用户的首件加工成功率。
3. 实现硬质合金车齿刀具的全面开发，包括整体硬质合金车齿刀、焊接式硬质合金车齿刀、硬质合金车齿刀片、硬质合金车齿刀粒，助力用户实现高速、高效以及“硬车齿”的加工需求。
4. 能够制作的车齿刀具模数范围已扩大到0.1至4模数。应用加工覆盖谐波钢轮、行星减速机内齿圈、汽车变速箱内齿圈以及工程机械内齿圈等。
5. 引进德国先进的设备和技术，能够同时得到接近完美的齿形磨削质量及刃口处理品质，有效改善刀具的崩齿情况应用并提高单次刃磨后的加工寿命。
6. 为车齿加工刀具定制了特别的涂层种类及厚度，并实现无尺寸丢失无精度丢失的“无损退涂”，在充分发挥涂层功能的同时，为用户解决刀具修磨及复涂的后顾之忧。
总 结
“机械工业小模数齿轮刀具工程研究中心”于2018年4月17日在塞特精工正式成立并运行。研究中心配备Kashifuji车齿机、Koepfer滚齿机、Okuma加工中心等设备，集刀具技术研发、刀具应用测试、齿轮精密检测于一体，全方位为小模数齿轮行业提供更优化的刀具解决方案及应用技术支持。车齿加工的应用及车齿刀具的优化一直是塞特精工及研究中心的首要课题。研发团队不断探索与创新、不断遇到困难与战胜困难、不断接受失败与取得成功，通过长期的实验测试与服务用户，终于在车齿加工的应用及车齿刀具的优化上，得到了宝贵的知识和经验。我们会努力用已经得到的宝贵知识和经验助力国内小模数齿轮生产厂家的车齿加工应用，并向着提升生产效率、优化生产成本的共同目标继续前进。
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