齿轮加工中，材料硬度与平齿机刀具的匹配关系直接影响加工效率、刀具寿命及齿轮精度，需从材料特性、刀具选型和工艺参数三方面综合优化。

1. 材料硬度分类及刀具匹配原则

齿轮材料按硬度可分为三类：

- 低硬度材料（HRC＜30）：如未热处理的20CrMnTi、45#钢等，适合高速钢（HSS）刀具。此类材料切削阻力小，HSS刀具兼具韧性与经济性。

- 中高硬度材料（HRC30-50）：如调质处理的40Cr、42CrMo，需选用硬质合金刀具（如YG8、YW2）。硬质合金硬度达HRA89-93，耐磨性优异，可承受较高切削温度。

- 超高硬度材料（HRC＞50）：渗碳淬火齿轮（如20CrNiMo）或粉末冶金件，需采用涂层硬质合金（TiAlN涂层）或立方氮化硼（CBN）刀具。CBN硬度仅次于金刚石，耐高温达1400℃，可加工HRC60以上材料。

2. 刀具选型关键技术

- 涂层技术：TiN/TiCN涂层可提升刀具表面硬度20%-30%，Al₂O₃涂层耐热性优异，适用于高速干切。

- 几何参数优化：加工高硬度材料时，采用负前角（-5°~-10°）增强刃口强度，后角6°-8°减少摩擦，螺旋角30°-45°改善排屑。

- 抗冲击设计：对断续切削工况（如斜齿轮加工），选择细晶粒硬质合金或增韧具，提升抗崩刃能力。

3. 工艺参数协同控制

- 切削速度：硬质材料宜采用中低速（80-150m/min），避免热软化效应导致刃口粘连。

- 冷却策略：高硬度齿轮加工推荐高压内冷（压力＞7MPa），有效降低切削区温度并辅助断屑。

- 进给量匹配：HRC＞45时，进给量需控制在0.05-0.1mm/r，避免刀具过载。

实际应用中，需结合齿轮批量、精度要求（如ISO 6-8级）及设备刚性动态调整。例如，批量生产渗碳齿轮时，采用CBN刀具配合微量润滑（MQL）工艺，可提升加工效率3-5倍，同时实现Ra0.8μm的表面粗糙度。定期检测刀具磨损（VB值＜0.3mm）是保证加工稳定性的关键。