斯太爾貫通軸為中橋上的重要傳動零件（如圖所示），其承擔(dān)著將傳動軸輸送出的力矩傳送至后驅(qū)動橋的作用，其質(zhì)量好壞直接影響到車輛運行是否正常。
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線花鍵，并進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滿足a、c處校直精度，給加工帶來很大困難，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油封的綜合跳動量，所以漸開線外花鍵對軸承安裝外徑的跳動尤其重要。根據(jù)我廠設(shè)備的實際情況，貫通軸熱前滾漸開線花鍵跳動工藝保證能力在0.04。由于熱處理校直難度增加，批量生產(chǎn)時，熱處理淬火后校直工藝保證能力在0.08，無法滿足產(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油封的綜合跳動量大而導(dǎo)致的漏油問題。
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)
大等原因存在嚴重的積屑瘤
試驗方法及結(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，我們通過多次試驗，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，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越成為一種趨勢。
刀具涂層是指在強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，涂層作為一個化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴散和化學(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，無明顯積屑瘤
目前國內(nèi)外涂層技術(shù)已取得了飛速的發(fā)展，涂層工藝越來越成熟。物理氣相沉積（pvd）是一種物理氣相反應(yīng)生長法。沉積過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行的。涂層的物質(zhì)源是固態(tài)物質(zhì)，經(jīng)過“蒸發(fā)或濺射”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.試驗過程
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，我們對所加工產(chǎn)品進行了跟蹤，得出以下表格：
由以上數(shù)據(jù)可以看出，由于存在熱處理過程，在熱處理前后，花鍵跨棒距及花鍵跳動均發(fā)生變化，造成熱后尺寸無法控制。
我們選用花鍵滾刀，在經(jīng)歐瑞康巴爾查斯（oerlikon balzers）涂層后，進行工藝試驗。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)移至熱后進行加工。
在原來切削參數(shù)不變（s=250r/min f=13m/min）的情況下，加工噪音明顯降低。我們對加工出產(chǎn)品進行了質(zhì)量跟蹤，將任意抽檢10件貫通軸花鍵跳動及m值變動量數(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值變動量減小后提高了與凸緣裝配后側(cè)隙變動量，從而提高了裝配精度。
2.2加工成本比較
2.2.1切削油費用
我們成功地進行了用冷風(fēng)代替潤滑油冷卻的加工試驗，加工現(xiàn)場環(huán)境得到提高，工藝改進前切削油用量為170公斤/月，可節(jié)約切削油費用約867元/月（產(chǎn)量按3000件/月計算，冷卻油單價為5.1元/公斤），每年可節(jié)約的切削油費用為10404元。利用干切技術(shù)所加工花鍵經(jīng)過檢測，各項精度均滿足生產(chǎn)工藝要求，并且齒面光潔度有所提高。現(xiàn)場噪聲很小，沒有冷卻液，聞不到油污味，生產(chǎn)場地干凈整潔。
2.2.2.通過多次試驗跟蹤，我們統(tǒng)計出了滾刀涂層成本節(jié)約計算表如下：
2.2.3 工藝改進后節(jié)省了一道熱前磨外圓b工序，熱后校直難度降低，減輕了工人勞動強度。
結(jié)論
1.刀具涂層技術(shù)在減小刀具加工過程中的摩擦系數(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)用在國內(nèi)屬，裝車試驗證明該方法改善了凸緣與貫通軸花鍵裝配后對油封的綜合跳動量，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。