齒輪作為淬火件中的典型零部件，廣泛應用於機床行業，交通行業等領域。經過熱處理之後的齒輪獲得較高的硬度、強度，和良好的使用效能。由於其齒輪經過熱處理後硬度較高，常採用磨削方式作為最後加工工序，但加工效率低，之後刀具行業研製出可硬切削齒輪的刀具材料，以車代磨有效的提高了加工效率。本文主要介紹一下齒輪的材質及加工齒輪的刀具材料的選擇。
工具/原料
硬質合金刀具，陶瓷刀具，立方氮化硼刀具
磨床，車床，工具及量具
方法/步驟
一、齒輪的材質及應用領域
所謂的齒輪就是輪緣上有齒能連續齧合傳遞運動和動力的機械元件（如下圖）。其齒輪應用行業不同，所採用的材質也不盡相同，下面就簡單介紹一下針對不同行業所採用的齒輪材質。
（1）製作簡單的機械齒輪：採用強度高，塑性韌性好的Q255 Q275；
（2）製作機床齒輪：採用常見的40號鋼、45號鋼;
（3）製作較小的齒輪：採用20MnZ、20MnV、20Cr、20CrV（低淬火）；
（4）製作汽車變速箱齒輪：採用20CrMn、20CrMnTi、20CrMnMo（中淬火）；
（5）製作飛機坦克等大截面、高負荷及良好韌性的大齒輪：採用18Cr2Ni4WA（高淬火）。
二、加工齒輪的方式
機械加工廠常見的加工齒輪的方式有滾齒，磨齒和硬車削。滾齒在加工過程中，常出現齒輪齒數不多，齒形不對稱。由於硬度高，加工過程中振動大，導致齒輪表面出現振紋、魚鱗等現象。對於滾齒需要熟練的工人操作。
磨齒主要是作為最後加工工序，獲得較高的表面粗糙度和形位公差。但在磨削過程中不僅加工效率低，而且要求技術熟練的員工才能才做，不然工件的廢品率較高。
隨著刀具行業的不斷髮展，研製出了可加工齒輪的刀具材料，由磨削轉變成車削作為最後加工工序，加工工藝優機加工—熱處理—磨削到現在的粗加工—熱處理—精加工。所謂的硬切削就是指把淬硬鋼的車削作為最終加工或精加工的工藝方法，以避免目前普遍採用的磨削技術。並且隨著現代齒輪行業的發展，目前，齒輪多是批量生產，為了提高加工效率，降低加工成本，採用硬切削技術加工齒輪可有效提高加工效率，降低加工成本。
三、加工齒輪的刀具材料
隨著刀具行業的不斷髮展，研製出加工齒輪的刀具材料，分別是硬質合金刀具，陶瓷刀具和立方氮化硼刀片，以上三種刀具按硬度劃分：硬質合金刀具＜陶瓷刀具＜立方氮化硼刀片；從韌性上來說陶瓷刀具＜硬質合金刀具＜立方氮化硼刀片。
以上三種刀具的特性相比都很瞭解，在次就不在贅述。主要介紹一下以上三種刀具適合加工哪些齒輪，從硬度上來區分：
（1）硬質合金刀具：適合加工硬度HRC45以下的齒輪；
（2）陶瓷刀具：適合加工硬度HRC45-55之間的齒輪，注意是精加工工序（小進給量小吃刀深度），避免斷續切削；
（3）立方氮化硼刀片：適合HRC45以上的齒輪加工，注意也是精加工工序，不能斷續切削。
對於以上三種刀具材料加工齒輪並沒有完全的解決問題，對於大型齒輪來說，熱處理後變形量大餘量大，對於以上三種刀具不能大餘量切削的情況，刀具工程師通過努力研究、實踐，終於我國於2009年研製出可大餘量切削，斷續切削的立方氮化硼刀片BN-S20材質（如下圖）。此牌號屬於非金屬粘合劑整體聚晶立方氮化硼刀片。
我國研製的非金屬粘合劑立方氮化硼刀片BN-S20材質，屬於整體聚晶立方氮化硼刀片，與傳統立方氮化硼刀片相比優勢在於：不僅保證硬度，強度、良好的耐磨性的同時，提高了刀具的抗衝擊韌性，在大餘量加工齒輪是不僅不會劇烈磨損，更不會出現崩刀現象。
下面就簡單介紹一下我國非金屬粘合劑立方氮化硼刀片BN-S20材質加工齒輪的案例。
四、我國非金屬粘合劑立方氮化硼刀片BN-S20材質加工齒輪的案例（如下圖）
加工零件：大齒輪
齒輪硬度HRC60；
加工工序：精車外圓（強斷續切削）
刀具材質：BN-S20
切削引數：ap=2.5mm；Fr=0.12mm/r；Vc=90m/min。
加工效果：與陶瓷刀片相比（如下圖）：在切削速度高於陶瓷刀具2倍的基礎上，刀具壽命是陶瓷刀具的16倍，並且陶瓷刀具一上去就出現崩損，無法加工，而非金屬粘合劑立方氮化硼刀片BN-S20材質正常磨損。
五、總結
近年來，隨著現代技術的不斷髮展，越來越多的難加工淬火鋼件出現在加工現場，機械製造商為了獲得良好的工件尺寸和工件硬度，一直在尋找可高效切削淬火鋼的刀具材料，這對於刀具行業來說，只要不斷的與時俱進，研製出高硬度、高質量、高效率的刀具材料，就能推動中國機械製造業的發展。