20 世纪 90 年代以来，国外很多大型汽车齿轮企业，将原有的滚、剃工艺和滚、磨工艺，逐步用滚、高效磨( 蜗杆砂轮磨齿机) 和滚、剃、珩(内齿圈砂轮珩齿机) 工艺代替。但是，加工各种零件相配的砂轮和砂轮修整器相当昂贵，并且只适用于大批量生产。21 世纪以来，部分大型公司采用国外的先进设备和工艺，提高变速器的质量。但问题是，大多数中小企业由于资金不足、设备差等现实问题，想提高产品质量，也无能为力。

　　笔者研制的变速器齿轮用CBN(立方氮化硼) 电镀珩磨轮主要应用在变速器齿轮加工行业，是对齿轮齿形的最终珩磨加工，该工艺简洁实用，采用常规设备，其制造工艺是: 将经过粗加工热处理过的滚轮基体进行电镀前齿形面精磨处理、采用特殊的电镀工装和严格的电镀工艺，将 CBN 超硬材料电镀在齿型工作表面上。解决了齿轮滚、剃工艺一直解决不了的难题: 齿面热处理变形问题，为国内中小企业降低生产成本，提高产品品质和生产效率提供了很好的工艺途径。

　　1 高精密电镀 CBN 珩磨轮工艺试验及制造

　　珩磨轮基体选材和制造：根据 CBN 珩磨轮的技术要求和使用条件，采用抗拉强度大于 480 MPa 的 20CrMnTi(低碳合金钢) 做为基体原材料，其淬透性较高，且经渗碳淬火后，表面呈现硬而耐磨的特性，心部又很坚韧，具有较高的低温冲击韧性和焊接性等，且可切削性相当好，被广泛应用在汽车齿轮、齿圈、齿轮轴、蜗杆等工业产品中。此研究珩磨轮基体按照图 1 尺寸粗加工、热处理，基体硬度为 HRC62-64，再对齿形面进行精磨处理。

　　CBN 原材料选择：CBN 是硬度仅次于金刚石的超硬材料，显微硬度可达到 HV72000-98000 MPa，被广泛用在精密磨削、研磨、抛光和超精加工，以达到高精度的加工表面。根据此研究的技术要求和该材料特性，选用高品位等级，粒径尺寸在 80 ～ 120 目的 CBN 超硬材料。

　　图 1 珩磨轮基体

　　电 镀：文中研制变速器齿轮电镀CBN珩磨轮是以 20CrMnTi 作为基体材料，对基材进行精密加工，形成一定的尺寸和几何形状。最后采用采用特殊的电镀工装，并结合严格的电镀工艺，将高品质 CBN 材料固结在基体表面。其中CBN磨粒可多次重复电镀。对基体材质选择及电镀层预留参数如表 1 所列，电镀参数要求如表 2 所列。

　　表 1 基体材质选择及电镀层预留参数

　　表 2 电镀参数要求

　　齿形面修形：一般情况下，使用标准渐开线电镀 CBN 珩磨轮后，在齿轮节圆附近经常出现“中凹”误差，然而，该误差形成的因素很复杂，很难用解析法给出精确的解释。因此，必须利用三维软件对电镀 CBN 珩磨齿接触加工过程进行模拟分析，从而得到齿轮接触面上的等效应力，找到其应力集中的部位，在加工过程中进行齿形面修形。

　　珩磨齿轮：本研制严格按照工艺路线和技术指标，制作出变速器齿轮用CBN珩磨轮，产品如图 2 所示。

　　图 2 CBN 电镀珩磨轮

　　CBN 电镀珩磨轮对待加工齿轮的珩磨加工，能够解决齿轮热处理变形问题，使齿轮质量提高1～2个精度等级，大大提高齿轮品质和生产效率，使变速器输出功率增大、噪音降低，使用寿命延长，采用CBN电镀珩磨轮珩磨工艺，珩齿费用每件只需2元，此珩磨轮用完后无需修磨就可以反复涂镀CBN砂粒，即经济又实用，具有很大的发展前景。

　　2 综合性能检测

　　此研究严格根据工艺路线，以 20CrMnTi 作为基体材料，选择三种不同的齿部预留电镀层参数和电镀参数，三组实验结果如表 3 所列。

　　表 3 实验性能检测结果

　　综合评价以上三组实验结果，采用实验3的电镀层参数和电镀参数制造的CBN电镀珩磨轮性能较另外两个实验较优。珩磨齿轮精度8级，珩磨齿轮光洁度0.35μm，珩磨齿轮数量1000件，齿形误差±0.005mm。结果表明方案3制备的变速器齿轮用CBN电镀珩磨轮性能检测参数完全满足零件设计性能指标要求。

　　3 结 论

　　(1) 对变速器齿轮用CBN电镀珩磨轮工艺路线进行了研究，采用特殊的电镀工装和严格的电镀工艺，将高品质的CBN颗粒电镀在20CrMnTi基体上，再经过齿面修型处理，制备出了合格的CBN电镀珩磨轮。

　　(2) 采用实验3制备的CBN电镀珩磨轮，珩磨齿轮精度8级，珩磨齿轮数量1000件，齿轮光洁度为0.35μm，齿形误差±0.005mm，各项技术指标满足产品设计技术要求。因此，实验3工艺参数为CBN电镀珩磨轮较优生产制备技术工艺参数。

　　(3) 变速器齿轮用CBN电镀珩磨轮现已小批量生产并经用户装机实践，产品性能完全满足客户使用。与砂轮比较，本研究采用超硬CBN材料，特殊的电镀工装和工艺，技术含量高，生产成本低，使用寿命长，市场应用前景广阔。

　　(4) 从未来超硬材料市场对磨削工具产品的更高质量要求而言，高耐磨性、长寿命、更低成本磨削工具产品会有更大需求，建议今后还需在材料选择及生产技术工艺上进行更深层次优化，应用于更广阔领域，持续推动超硬材料磨削工具行业快速发展。