斯太爾貫通軸為中橋上的重要傳動(dòng)零件（如圖所示），其承擔(dān)著將傳動(dòng)軸輸送出的力矩傳送至后驅(qū)動(dòng)橋的作用，其質(zhì)量好壞直接影響到車輛運(yùn)行是否正常。
輸入端花鍵原圖紙結(jié)構(gòu)形式為矩形花鍵，加工工藝為：滾矩形花鍵a→磨外圓c→滾花鍵d→熱后校直c→磨矩形花鍵a。公司嘗試將str貫通軸花鍵改為漸開(kāi)線花鍵，并進(jìn)行了小批量試制加工，加工工藝方法為:熱前磨外圓b→滾漸開(kāi)線花鍵a→熱前磨外圓c→滾花鍵d→熱后校直c→熱后校直b，花鍵連接改為漸開(kāi)線后，消除了原矩形花鍵形式磨削裂紋現(xiàn)象，但熱前需增加一道磨c處外圓工序，而且由于熱后需要同時(shí)滿足a、c處校直精度，給加工帶來(lái)很大困難，且生產(chǎn)效率受到一定影響。
為保證整橋的密封，就需要保證凸緣法蘭與貫通軸花鍵裝配后對(duì)油封的綜合跳動(dòng)量，所以漸開(kāi)線外花鍵對(duì)軸承安裝外徑的跳動(dòng)尤其重要。根據(jù)我廠設(shè)備的實(shí)際情況，貫通軸熱前滾漸開(kāi)線花鍵跳動(dòng)工藝保證能力在0.04。由于熱處理校直難度增加，批量生產(chǎn)時(shí)，熱處理淬火后校直工藝保證能力在0.08，無(wú)法滿足產(chǎn)品圖紙要求0.06，經(jīng)常出現(xiàn)因凸緣與貫通軸花鍵裝配后對(duì)油封的綜合跳動(dòng)量大而導(dǎo)致的漏油問(wèn)題。
未涂層刀具與涂層刀具切削微觀示意圖
未涂層刀具，因摩擦系數(shù)
大等原因存在嚴(yán)重的積屑瘤
試驗(yàn)方法及結(jié)果
為提高貫通軸成品花鍵質(zhì)量，從而提高橋總成質(zhì)量，降低制造成本，我們通過(guò)多次試驗(yàn)，成功的摸索出了利用刀具涂層技術(shù)熱后干切花鍵的方法。
1. 刀具涂層原理及可行性分析
根據(jù)金屬切削原理，在正常切削時(shí)，刀具的磨損主要包括以下幾種：
（1） 后刀面磨損
（2） 前刀面磨損，即月牙洼磨損
（3） 前后刀面同時(shí)磨損
在切削參數(shù)不變的情況下，為了提高生產(chǎn)效率并降低生產(chǎn)成本，對(duì)刀具采用涂層技術(shù)，降低刀具磨損，以提高刀具耐用度越來(lái)越成為一種趨勢(shì)。
刀具涂層是指在強(qiáng)度和韌性較好的硬質(zhì)合金或高速鋼（hss）基體表面上，利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物，涂層作為一個(gè)化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴(kuò)散和化學(xué)反應(yīng)，從而減少了月牙洼磨損。涂層刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化學(xué)性能穩(wěn)定、耐熱耐氧化、摩擦因數(shù)小和熱導(dǎo)率低等特性。上頁(yè)為歐瑞康巴爾查斯（oerlikon balzers）所做的涂層刀具與未涂層刀具的切削狀況示意圖。
未涂層刀具與涂層刀具切削微觀示意圖。
涂層后的刀具，摩擦系數(shù)小，無(wú)明顯積屑瘤
目前國(guó)內(nèi)外涂層技術(shù)已取得了飛速的發(fā)展，涂層工藝越來(lái)越成熟。物理氣相沉積（pvd）是一種物理氣相反應(yīng)生長(zhǎng)法。沉積過(guò)程是在真空或低氣壓氣體放電條件下，即在低溫等離子體中進(jìn)行的。涂層的物質(zhì)源是固態(tài)物質(zhì)，經(jīng)過(guò)“蒸發(fā)或?yàn)R射”后，在工件表面生成與基材性能*不同的新的固態(tài)物質(zhì)涂層。pvd涂層材料主要為tin、ticn、crn、tialn、altin、alcrn、wc/c、dlc和金剛石等成份，不同的應(yīng)用領(lǐng)域需選用不同的涂層材料。涂層的厚度通常只有幾個(gè)微米，硬度卻是鋼鐵的2到5倍。歐瑞康巴爾查斯（oerlikon balzers）涂層公司發(fā)明了用鉻元素取代鈦元素的涂層技術(shù)，并于2004年推出了商品名為balinit alcorna的單層alcrn涂層。alcrn涂層的高紅硬性使其在*的熱負(fù)荷下仍可保持性能穩(wěn)定，在高速切削、干式（或準(zhǔn)干式）切削加工條件應(yīng)用試驗(yàn)證明性能優(yōu)異，涂層的高硬度和抗磨損性使得可切削材料硬度達(dá)到hrc70。
貫通軸產(chǎn)品材料為49crmo4，熱處理技術(shù)要求為：感應(yīng)淬火效硬化層深度5-7mm，表面硬度50-55hrc，心部為調(diào)質(zhì)組織，硬度要求35-40hrc。從理論上分析*可以應(yīng)用該涂層刀具切削熱后貫通軸。
2.試驗(yàn)過(guò)程
2.1成品花鍵前后質(zhì)量比較
該產(chǎn)品的花鍵參數(shù)為 ：z=46，m=1.27/0.635，壓力角37.5度。采用原加工工藝的情況下，我們對(duì)所加工產(chǎn)品進(jìn)行了跟蹤，得出以下表格：
由以上數(shù)據(jù)可以看出，由于存在熱處理過(guò)程，在熱處理前后，花鍵跨棒距及花鍵跳動(dòng)均發(fā)生變化，造成熱后尺寸無(wú)法控制。
我們選用花鍵滾刀，在經(jīng)歐瑞康巴爾查斯（oerlikon balzers）涂層后，進(jìn)行工藝試驗(yàn)。工藝方法為：熱前磨外圓c→滾花鍵d→熱后c處校直→熱后滾花鍵b，將原滾花鍵工序轉(zhuǎn)移至熱后進(jìn)行加工。
在原來(lái)切削參數(shù)不變（s=250r/min f=13m/min）的情況下，加工噪音明顯降低。我們對(duì)加工出產(chǎn)品進(jìn)行了質(zhì)量跟蹤，將任意抽檢10件貫通軸花鍵跳動(dòng)及m值變動(dòng)量數(shù)據(jù)記錄如下：
從以上數(shù)據(jù)可以看出，應(yīng)用涂層刀具熱后滾切貫通軸加工精度*符合圖紙要求，該精度要求可以取消偏離。m值變動(dòng)量減小后提高了與凸緣裝配后側(cè)隙變動(dòng)量，從而提高了裝配精度。
2.2加工成本比較
2.2.1切削油費(fèi)用
我們成功地進(jìn)行了用冷風(fēng)代替潤(rùn)滑油冷卻的加工試驗(yàn)，加工現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境得到提高，工藝改進(jìn)前切削油用量為170公斤/月，可節(jié)約切削油費(fèi)用約867元/月（產(chǎn)量按3000件/月計(jì)算，冷卻油單價(jià)為5.1元/公斤），每年可節(jié)約的切削油費(fèi)用為10404元。利用干切技術(shù)所加工花鍵經(jīng)過(guò)檢測(cè)，各項(xiàng)精度均滿足生產(chǎn)工藝要求，并且齒面光潔度有所提高?，F(xiàn)場(chǎng)噪聲很小，沒(méi)有冷卻液，聞不到油污味，生產(chǎn)場(chǎng)地干凈整潔。
2.2.2.通過(guò)多次試驗(yàn)跟蹤，我們統(tǒng)計(jì)出了滾刀涂層成本節(jié)約計(jì)算表如下：
2.2.3 工藝改進(jìn)后節(jié)省了一道熱前磨外圓b工序，熱后校直難度降低，減輕了工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
結(jié)論
1.刀具涂層技術(shù)在減小刀具加工過(guò)程中的摩擦系數(shù)，降低刀具成本，提高刀具壽命等方面起到了明顯的作用。
2.刀具涂層技術(shù)在貫通軸熱后加工中的應(yīng)用在國(guó)內(nèi)屬，裝車試驗(yàn)證明該方法改善了凸緣與貫通軸花鍵裝配后對(duì)油封的綜合跳動(dòng)量，避免了由此導(dǎo)致的漏油現(xiàn)象，制造成本的下降為企業(yè)帶來(lái)的效益可觀。
3.此技術(shù)應(yīng)用逐步得到了推廣，現(xiàn)在橋殼及差速器殼加工應(yīng)用中已取得了初步成效。