齿轮成型磨是齿轮加工中一项常规并重要的工序，起决定了齿轮最终表面质量及精度。众所周知，齿轮磨削有很多种方式，如成型磨，蜗杆磨，伞齿磨，强力绗磨等，其中成型磨主要是针对大模数齿轮，其原理为成形法 —— 用与被切齿轮齿槽形状相符的成形刀具切出齿形。

近10年随着风电，工程机械，矿山冶金的蓬勃发展，对于齿轮箱的需求越来越高，而与之相关的一个热门话题就是大模数齿轮成型磨加工。伴随着材料技术的发展，齿轮的材料特性也逐渐提高，往抗冲击性强，延展性好，耐磨性高等方向逐步提高，与此同时对于磨削的要求也越来越高。齿轮工件的材质越来越难磨削，效率,烧伤，划痕等技术难题也越来越突出。为了解决相关问题，圣戈班诺顿砂轮提供了整套的成型磨齿解决方案，大致可以从砂轮修型、磨削参数和砂轮选型这三个方面进行说明。

砂轮修型

砂轮端部U值=模数M*1.03
砂轮宽度设计值T=模数M*3.14+X (设计余量)

要解决磨削问题，先要了解磨削原理。成型磨首先需要对于砂轮进行修型。砂轮的修型形状设计是第一步：

Pressure angle=齿轮压力角a

Profile angle=砂轮双斜边角度V

磨削参数

成型磨砂轮设计好后，就是磨削工艺的设计，磨削工艺主要的考核标准如加工节拍，修整方式，表面质量要求等。 其中针对大模数齿轮的加工中，其加工节拍的设计为重中之重。通常大模数齿轮的模数范围为M=18~35, 一旦齿数超过20个，其加工时间非常长。 如何提高节拍，如何优化磨削工艺？

这里就涉及到Q’w这个概念。 什么是Q’w？

Q‘w=单位时间内单位宽度砂轮去除的金属体积，其单位是mm3/mm*s

其理论公式非常复杂，为了便于大家熟记和运用，简化的公式如下：

Q’w= ΔX * fa/60

ΔX=齿面径向切深 （mm）

Fa=冲程速度 (mm/min)

因此在选择磨削工艺时，可以选择大切深，缓冲程组合，也可以测试小切深，快冲程组合。 当然如果砂轮足够锋利，容屑能力足够强，完全可以选择大切深+快冲程。

磨削过程如下：

砂轮选型

在我们了解了成型磨的磨削原理和磨削过程后，为了提高加工节拍，解决烧伤问题等难题。圣戈班提出了相关解决方案，从磨料的锋利性，气孔结构技术和结合剂技术三个角度，来帮助客户选择合适的砂轮，解决成型磨磨削的相关问题。

1.锋利型陶瓷磨料 NQN。

Quantum是诺顿创新研发的新型陶瓷烧结刚玉磨料，其独特的晶体大小能提供足够的硬度，双相的磨料颗粒结构具有很好的易碎性和锋利度。破碎性更好的新一代陶瓷磨料NQN,其晶体结构更为细小，磨削时磨料受到压力破碎更为细小和均匀，即自锐性更好，适合不同磨削压力下的应用，如内孔、外圆、无心磨和成型磨等。

● 基于磨料本身的特点，磨削时相同进给量或进给速度下，产生的磨削阻力更小，磨削功率更低；

● 基于自锐性特点，持续磨削能力更好，砂轮寿命更长。

同等压力下，NQN可以破碎成更为细小的颗粒

NQN磨料微观结构图

2.基于长条形陶瓷磨料的ALTOS技术。

Altos是建立在诺顿特有的长条形磨料基础上，从物理结构上改善的新一代，其磨料颗粒的长宽比为1：8。磨料自然堆积即可形成天然气孔，故气孔更大，容屑性更好。

● 基于长条性磨料的特点，Altos更为适合大进给，大压力的磨削应用；

● 基于更好的容屑性，可解决不同的烧伤问题。

专利的长条形磨料，长宽比为1：8 

磨料自然堆积即可形成天然气孔

3.创新的气孔组织结构技术 VORTEX 2。

Vortex 2是诺顿专利的一种最新气孔组织结构，它结合了工程级的3D磨料配比分布工艺和最新研发的气孔结合剂技术，具有极佳的渗透性，冷却液能充分进入到磨削区域，从而有效避免工件烧伤，同时高气孔率能容纳更多金属屑，避免砂轮表面产生堵塞。

采用 Vortex 2技术的砂轮具有很高的金属去除率，非常适合深切缓进的大进给量磨削。另外其先进的结合剂配方使得砂轮具有极佳的形状保持性，显著减少了修整，大幅降低在磨削过程中的损耗，从而成倍延长砂轮使用寿命，降低综合磨削成本。

Vortex 2 较高的气孔率设计有利于更 多的冷却液进入到磨削区域

A 和 B 的结合剂使用量一样，A 的渗透性是 B 的 14 倍

4.革命性的陶瓷结合剂技术 Vitrium3。

“超精密、高效率”是当今磨削技术的发展方向，高速磨削对砂轮的制造和修整技术提出了全新的要求。针对这一趋势，诺顿创新研发出了陶瓷结合剂 Vitrium3。

与普通结合剂相比，Vitrium3具有更好的磨料把持力。采用Vitrium3 技术的砂轮，无论在磨削效率、 砂轮使用寿命以及加工精度方面都具有非常明显的优势。

● 更高的磨削速度（80 m/s）； 

● 更好的形状保持性，减少了砂轮修整频率；

● 更开放的组织结构，可以应用于大组织号的配方，减少了工件烧伤。

Vitrium3大大减少结合剂的用量，使得磨料的裸露面积增大，冷却液的流动性更好，能带走更多的热量和切屑，减少工件烧伤

通过这些新技术的组合，圣戈班诺顿推出了相应的多款针对不同需求的成型磨产品：

１.非常注重效率的Altos产品，适合大批量生产。该产品采用Altos专利技术，拥有极强的切削力和优良的容屑性，适用模数范围：M=5~35，Q’w推荐值：20~35，V‘w推荐值：1500~2000。

２.注重效率和寿命均衡的NQNX产品。该产品采用NQN磨料和VORTEX2技术，自锐性强，锋利度高，容屑性和保形性好。模数范围: M=5~35，Q’w推荐值：15~25，V’w推荐值：1500~3000。

3.可降低单件加工成本的SGXL产品。该产品采用高性能陶瓷磨料和VORTEX2技术，砂轮切削力较好，容屑性和保形性好。模数范围 :M=5~35，Q’w推荐值：10~20，V’w推荐值：1500~3000。

圣戈班诺顿致力于成型磨加工行业20多年，服务过诸多国内外知名齿轮箱整机及齿轮加工厂商，多年来关注与客户的需求变化，针对不同需求提供不同的解决方案。 以下是一个成型磨的案例分享。

案例

加工工件：18CrNiMo7-6 齿轮， 硬度HRC58~62，模数=15.2，齿宽420 mm，压力角20°

对比标准3SG和进口竞争对手，测试规格：5NQNX80H20VTX2,加工参数设置如下方表格所示。

测试结果见蓝色柱状图：

● 测试中，5NQNX 在粗磨第一步Q’w可以达到22 mm3/mm*s,第二到齿面全部接触时可以到18 mm3/mm*s，同时功率控制在39%（功率值为第二刀）；

● 在高效磨削的同时，V’w值可以达到2200 m3/mm, 进一步延长了修整间隔，提高了砂轮使用寿命，减少了滚轮修整损耗；

*注：蓝色柱状为Q’w,  折线为功率百分值

● 磨削后光洁度为Ra0.32, 酸洗后无烧伤问题。