采用 CBN 砂轮磨齿遇到磨齿烧伤问题：
CBN 砂轮在磨削性能上高于普通钢玉类砂轮和 SG磨料砂轮，它磨削时几乎没有损耗(有极好的保形性)。CBN砂轮有着良好的切削刃角且不易磨损，因此对齿轮的压应力非常小，不易产生磨削裂纹及烧伤。同时，CBN 砂轮采用大进刀量切削，切削效率是SG 砂轮的2~3倍，因此中间轴磨齿采用CBN磨齿工艺。虽然 CBN 磨齿优势明显，但却伴生有磨齿烧伤问题，几乎所有的 CBN 砂轮磨齿都会遇到这类技术质量问题。
从以上对 CBN 砂轮应用的分析可看出，高效的磨削带来高磨削热以及CBN 砂轮使用的技术复杂性，必须采用适当的技术解决好磨削发热问题。
从磨削原理来看，磨削热是造成磨齿烧伤的根源，因此改善磨齿烧伤有两个途径：一是尽最大可能减少磨削热的产生;二是改善冷却条件，尽量使产生的热量少传入工件。
1)合理选择砂轮的粒度。粒度即磨料颗粒的大小，用每英寸筛网上的筛孔数量表示。粒度提高时，表面粗糙度会提高，采用60粒的砂轮时，可以满足大部分零件表面粗糙度的要求。当粒度达到80粒或者更高时，砂轮的容屑能力和散热性能会大大降低，进而增加磨削烧伤和裂纹发生的概率。为确保齿面粗糙度和齿面支撑长度率，中间轴磨齿砂轮采用100粒砂轮。
2)硬度表示磨料从砂轮表面脱落的难易程度，这取决于磨料与结合剂的粘结强度，与磨料本身的硬度是两种不同的概念。硬度较高的砂轮，磨料不易脱落;硬度较低的砂轮，磨料相对容易脱落。由于砂轮具有自锐性，磨料在磨削过程中会从砂轮表面脱落，若硬度太高，则砂轮在磨钝后磨料仍难以及时脱落，容易产生更多的磨削热。因此，宜选择较低的砂轮硬度，以便磨钝后的砂粒能够及时脱落。中间轴表面最低硬度为 HRC60, 经过实践验证，中间轴砂轮由J 级硬度改为G 级硬度，磨削烧伤改善非常明显。
3)砂轮的结构形式对磨齿烧伤影响也是巨大的。SU 成型磨齿机自设备验收之日起，烧伤问题便时有发生。为此，在砂轮圆周方向上开槽，使砂轮间断磨削，工件受热时间短，金相组织来不及转变，通过强化散热条件，进行磨齿烧伤改善。刚开始的时候，为了保证砂轮开槽强度，开槽的宽度为1mm, 随着砂轮开槽技术日臻完善，目前砂轮开槽尺寸由1mm 优化至 2mm, 在防止烧伤上起到了良好的效果，见图11。
4)组织表示磨料、结合剂和气孔三者之间的比例关系，磨料所占比例越大，组织越紧密，气孔越少;反之，组织疏松，气孔较多。组织紧密的砂轮能磨出粗糙度较好的工件表面，而组织疏松的砂轮，因空隙大，可以保证磨削过程中容纳磨屑，避免砂轮堵塞，减少磨削热。
合理的切削参数对磨齿烧伤的影响
背吃刀量的选用是关系到磨削烧伤和裂纹的关键因素。背吃刀量增大，零件磨削力增大，会产生更多的磨削热，容易引起磨削烧伤。对于体积大、热处理后变形较大的零件，在利用数控机床进行磨削时，对刀后还要人为放大空程量。对于数控磨齿机，在磨齿过程中，还需要观察功率显示屏，防止热处理齿面变形导致局部背吃刀量过大。对于磨齿机，切削速度取决于砂轮的转速。对于同一片砂轮，砂轮转速增加，线速度相应增加，磨削烧伤和磨削裂纹的风险也会增加。在机床能力允许的前提下，选取砂轮线速度在30~ 35m/s 的范围内，即可满足Ra0.8 的表面粗糙度要求。在磨削时，砂轮沿齿面的移动速度应根据模数确定。通过减少磨齿余量可以有效降低磨齿烧伤风险。中间轴齿圈磨齿余量由 0.2mm 降至0 . 14mm, 粗磨径向余量由 0 . 1 2mm 降至 0.08mm, 精磨径向余量由0.08mm降至0.06mm, 对磨齿烧伤解决起到了至关重要的作用。砂轮轴向移动速度一般选取 2500mm/min。经过生产实践验证，粗磨正向轴向移动速度为2800mm/min, 粗磨反向轴向移动速度为2800mm/min, 精磨正向轴向移动速度为2800mm/min, 精磨反向轴向移动速度为2700mm/min。检齿误差的选择也至关重要，因为检齿误差过大，容易造成偏磨，局部热量积聚，导致磨齿烧伤。经过反复试验验证，确定检齿示值误差≤0.08mm。
磨齿油对磨齿烧伤的影响
冷却液在磨削的过程中具有冷却、清洗、润滑和防锈的作用。磨齿通常采用磨齿油，对磨齿油的要求如下：①具备良好的润滑和冷却性能，减少切削热的产生，从而使产品具有良好的工件表面质量，满足精度、粗糙度要求，获得高进给量，实现更高的加工效率，降低磨削力，节约能耗，提高砂轮寿命;②高闪点，低挥发，降低火灾风险;③优异的抗油雾性能;④良好的空气释放性，减少泡沫，适合高速加工和高压系统;⑤良好的过滤性和沉屑性;⑥安全环保，不刺激皮肤。磨齿油一方面会带走磨削热量，另一方面可以起到润滑的作用，减少摩擦。在冷却的过程中，如果冷却的速度不够，就会导致热量无法快速释放，进而造成表面温度过高，产生烧伤问题，冷却过快则会导致表面硬化问题。因此要解决如下问题：
1)磨削区的磨齿油供应量不足或供液压力不足。
2)磨齿油的喷射口喷射位置安装不当，应调整使其直接喷射到磨削区域。
3)磨齿油温度太高，导致冷却性能急剧降低，应配备合适的冷却换热系统。
4)磨齿油中产生大量泡沫，降低冷却效果及冷却均匀性，应及时排除解决。
5)磨齿油太脏，未配备有效的过滤系统。
6)磨齿油的选择不当，油品的黏度、流动性及冷却性能不合适。
如果磨齿油的上述问题不能很好解决，则磨齿烧伤的概率会大幅提高。
冷却系统对磨齿烧伤的影响
在磨齿过程中，砂轮与工件接触区的瞬时温度可达 960℃以上，因此，冷却油管的位置决定了发生磨齿烧伤的概率。通常情况下，冷却液直接喷射到磨削区域，但磨削区域产生的瞬时热量会使冷却液雾化，在磨削区域形成贫油区，使冷却液无法达到冷却效果，加大了磨齿烧伤的概率。改进后的冷却液避免直接喷射在磨削区域，同时要考虑砂轮气孔的阻塞，两组冷却油管的分工如下：一组直接喷射到砂轮上参与切削，以冲去粘在砂轮上的铁屑，这一组的喷射方向与砂轮旋转方向相反;另一组喷射在磨削区域，与砂轮的旋转方向相同，保证了冷却液在离心力作用下到达磨削区域，达到冷却效果，见图12。也有其他方式，见图13,需要通过试验验证效果。试验证明，改进后的冷却系统对磨齿烧伤有明显改善。
在磨齿操作过程中，冷却控制是十分关键的要素。冷却一定要完全且充分，冷却液也一定要流到区域内。多数情况下，流量需要控制在40~60L/min, 这样才可以实现完全的冷却，压力一般控制在0.8~1.2N/mm², 对表面切屑进行较好的冲刷。在冷却液足够纯净的条件下进行工作，从而清除冷却液中的较脏的颗粒。冷却液的承载容器体积一定要够大，防止其中产生过多的气泡。防止冷却液温度过快改变，一般控制冷却系统的容积和工作间的室温，对于温度就可以进行较好的控制，但是在一些特殊情况下，还是要使用散热器进行工作。
工装夹具对磨齿烧伤的影响
工装夹具及辅助工装的刚度也是决定磨齿烧伤的关键因素(图14)。在磨削过程中，砂轮的瞬间进给使工件承担很大的轴向力，砂轮的进给使工件处于不稳定状态，导致设定的进给量的均匀性无法保证，从而大幅增加磨齿烧伤的概率。
辅助工艺对磨齿烧伤的影响
磨齿前要对渗碳淬火齿轮进行打磨或喷沙，以有效去除齿面的氧化皮，降低杂质堵塞砂轮的概率，有效降低磨齿烧伤的概率，另外也可以提高冷却液的洁净度。
金刚滚轮等对磨齿烧伤的影响
在砂轮的平衡上要做到精益求精(砂轮动平衡等级 G0.4), 仔细操作和调控，因为砂轮在高速旋转时，每一次微小的抖动都会对齿面造成严重的烧伤。展成磨齿机和成型磨齿机都要保持金刚笔和金刚滚轮的锋利(图15),以修整出锐利的砂轮。若金刚笔有0.3mm以上的磨损，或金刚轮有0.02mm以上的磨损，则表明金刚石(笔)已经钝化，需要及时更换。金刚笔和金刚轮在粗加工时一定要移动迅速，以保证砂轮的锐利性。根据经验，砂轮修形频率为1次/8 件，修整量0.01mm, 修形移动速度300mm/min。
滚齿对磨齿烧伤的影响
滚齿是磨齿粗加工，滚齿精度也会影响磨齿烧伤。以 1701048-TV101 中间轴为例，在滚齿加工中，需要严格控制滚齿公法线 W5=60.22mm±0.015mm (磨齿公法线 W5=60.075mm±0.015mm, 公差带宽由0.05mm压缩至0.03mm, 确保磨齿余量为0.145mm±0.03mm), 滚齿齿圈跳动量≤0.041mm, 滚齿齿距累积 Fp≤0.051mm,齿形 Fa≤0.021mm, 齿向Fβ≤0.018mm 。主要目的是确保磨齿余量均匀，减少局部余量过大热量积聚变化产生磨齿烧伤。滚齿过程中，滚刀的设计也是重要一环。磨前滚刀对齿形设计有如下要求：①齿面留磨余量均匀;②齿根处要有一定沉割，一般较磨齿余量大0.05～0.07mm, 保证磨齿后无台阶，砂轮与齿根具有一定的冷却空间;③渐开线足够长，一般来说需要超越 Mn×0.05=4.35×0.05=0.22mm, 即 SPC值由10.7mm 下延至10.92mm。磨前滚刀设计见图16。
对于磨齿后具有特殊修形的齿圈，例如中间轴B 齿圈，成品修形见图17。
从图17中可以看到，齿形齿顶修缘最大0.07mm, 相当于在磨削齿顶时会多出0.07mm余量，这对磨齿是相当不利的，将导致齿顶余量加大，磨削热量增大，增大齿顶磨齿烧伤风险。为此，在滚刀设计时，让滚刀自带齿顶修缘，与成品修缘吻合，从而使齿顶和齿面磨削余量均衡、均匀，从设计源头根除磨削烧伤隐患。
热处理对磨齿烧伤的影响
热处理变形对热后加工影响巨大。如果轴的初始变形量大，则很难保证齿圈精度，例如公法线、齿形、齿向、齿圈径向跳动量，这样在磨齿加工中就会出现偏磨，导致局部磨削热积聚，很容易造成磨削烧伤。在材料淬透性未改善前，热处理不同条件下初始变形量统计见图18,其中，B 齿圈初始变形量高达0.269mm, 对校直工序来说难度颇大，大部分零件只能通过手工校直来满足，校直后齿圈跳动量只能保证在0.1mm 以内。但是也有因初始变形量大，采用热校的，不仅浪费成本，还给磨齿留下了很大隐患。由于齿圈跳动量超差，检齿误差过小无法通过，只能放大检齿误差，结果就是出现偏磨，很容易产生磨齿烧伤。2021年1月以来，热处理工艺进行了材料淬透性改善，材料淬透性由H3 优化至 H2。第六轮(最后一轮)渗碳淬火工艺，预氧化温度由 450~500℃变更为500~550℃。变更工艺后，初始变形量由变更前的0.1~0.12mm, 变为0.07～0.1mm, 一次校直合格率目前稳定在大于或等于98%的水平。改善后，校直齿圈跳动量 Fr≤0.05mm, 确保了检齿误差由0. 12mm 优化至 0.08mm。整个磨削比较均匀，有效避免了偏磨的出现，对避免磨齿烧伤起到了重要作用，见图19。
此外，渗层碳浓度过高，在渗层组织中容易形成网状碳化物或过多的游离碳化物。由于这种物质极硬，在磨削过程中可能出现局部过热倾向和表面回火。另外，还会使轮齿表面产生过多的残余奥氏体。磨削时，残余奥氏体因砂轮磨削时产生的热量和压力而转变，同时可能伴生表面回火和磨削裂纹。
改善主要对策
改善主要对策见表。
三、改善验证及检测
磨齿烧伤成因复杂，每一项措施都进行了烧伤检测特管及验证。通过酸洗法进行磨齿烧伤检测，加上磨齿烧伤的标准样件图谱，经过系统培训，以连续3个月按每个修整周期 (每8件1次修整)进行1件磨齿烧伤检测，均未出现磨齿烧伤作为磨齿烧伤效果的评判标准。此外，针对未磨齿烧伤的中间轴通过变速器台架疲劳寿命验证，满足使用寿命作为衡量改善的标准。为此，组织50辆分中间轴100%进行烧伤检测的零件(无烧伤),定点投放在中间轴打齿排名第一的区域进一步验证，得到了客户的认可。经过多轮生产、台架和路试，必须满足评判标准，否则视为改善无效或不彻底。
四、改进成果
14档中间轴打齿为长里程故障，2019年4月才开始在市场上出现。2019年5月首先在23厂增加了磨削烧伤酸洗法抽检，然后进行了冷却喷嘴优化和更换，检齿误差由 0.12mm 加严至0.08mm, 齿圈跳动量Fr≥0.08mm 的增加一次粗磨循环，2019年烧伤情况基本可控。但由于检测环节缺失，改进效果只能以市场数据检查，加上量的急剧增加，2020年3mis 和6mis抬头，3mis 接近0 .05%,6mis 接近 0.2%,12mis 接近0.8%。2020年年底，分别实施了材料淬透性优化、校直工艺优化、磨齿余量减少、磨齿参数优化、砂轮优化、冷却液优化等工作，3mis降至 0 , 6mis 降至 0.02%。由图20可见，故障率在2021年降低了80%,市场赔偿也从单月70万的峰值逐步降低，证明了改善措施有效。后续通过在防止流出上增加磁弹仪，在冷却上实施3D 打印可移动喷嘴，持续细化影响磨齿烧伤的可能因素，一定会从制造源头上彻底避免中间轴磨齿烧伤问题。
五、结论
通过对长期生产实践中出现的各种磨削烧伤的情况进行总结，归纳出磨削烧伤的种类以及可能产生的危害，并分析了磨削烧伤的检测方法。同时，从合理选用砂轮、合理设置切削用量、确保冷却条件等方面，对磨削烧伤的防止措施进行了较为全面的分析。本文的总结与分析为进一步减少磨削烧伤问题，改善磨削质量提供了较为全面的参考。齿轮的磨齿烧伤是客观存在的，通过对磨齿烧伤因素的探讨，找到部分影响磨齿烧伤的因素，在生产过程中不断改进和完善，可有效改善磨齿烧伤状况。本文所做试验还比较有限，尚不能完全总结出所有磨齿砂轮的性能及与之匹配的磨齿参数，还需开展更多试验工作。
参考文献略.