齿轮制造过程中加工工艺要求及应用研究

摘 要：齿轮在机械转动的过程中起到了至关重要的作用，目前我国的齿轮制造工艺技术在生产制造过程、工艺方法、产品精度等方面都发生了不同程度的变化。本文系统地介绍了齿轮制造的加工工艺方法，找出存在的不足并探索解决办法，最后对齿轮的加工应用新动向做了总结。

关键词：齿轮；加工工艺；工艺要求；应用研究

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.010

1 前言

尽管齿轮历史由来已久，最早记录是在三千多年前。由于齿轮具有效率高、结构紧凑、寿命长等一系列有点，所以它仍旧是目前人类应用最为广泛的传动装置，是各类机电产品的核心部件。近年来由于科学技术水平的不断提高，很多学科涌现出大量的新方法、新技术，这些因素给齿轮的加工制造研究带来了新的活力，使得新理论、新结构、新工艺等都得到了发展和应用，推进了齿轮加工制造业的大力发展。

2 齿轮加工工艺概述

毛坯锻造：广泛使用的方法是锻热压印，近几年，生产机械轴开始大规模使用横轧技术，尤其在加工复杂的阶梯轴类工件上应用普遍，应用这种技术不仅能提高精度和加工效率，还能减少资源浪费，节约成本。

正火：一般由于人工操作、设备误差、环境影响等因素，使得工件冷却速度难以控制，容易使组织结构不均匀，最终导致金属切削的热处理。所以必须使用等温正火来处理，此过程是通过齿轮切削硬度和热处理加工后，达到合适的温度来减少齿轮钢材料的热变形，实践也证明此方法效果明显。

车削加工：为满足高精度加工的齿轮定位要求，齿坯加工现在均采用数控车床，而且为了满足端面与内控的垂直度要求，提高齿坯的精度，确保齿轮的加工质量，要机械夹紧不反复磨车刀，同步完成孔径、外径和端面的加工。数控车床的加工高效率有助于设备数量的减少，经济效益明显。

滚、插齿：目前滚刀、插刀刃磨后采用再次涂层技术，非常明显的提高了刀具的寿命，减少更换刀具的次数，保证加工的稳定进行，带来了较大的经济效益。

剃齿：是齿轮精加工最常用的方法，因其高效、易于实现齿形和齿向要求的优势而被广泛应用于齿轮生产中。

热处理：常见的有淬火热处理、渗氮、渗碳等方法，经过处理后表面硬度高，中心塑韧性强，能有效提高齿轮的耐磨性、抗疲劳、延长寿命等。

磨削加工：主要是通过对齿轮的内衬、外径及断面的精加工来提高装配安装的精度。

检验：本过程非常重要，主要是在齿轮装配前对齿部进行的检查清理过程，避免装配后出现噪声，此过程利用综合检查仪观察啮合偏差来完成。

3 目前齿轮加工工艺常见问题及解决对策

（1）常见问题。受到技术水平和人工操作等因素的影响，齿轮加工制造过程仍存在一些问题。比如齿数不准、齿形不对称等。造成齿数不准的原因主要是滚刀选用不合适、毛坯尺寸误差大等。造成齿形不对称的主要原因安装滚刀时没有对准、螺旋角引起的误差等。

（2）解决对策。针对齿数不准的问题，首先要合理选择滚刀，保证滚刀的模数及压力角相同，螺旋角相近，这样才可以保证齿形误差在允许范围内。如果齿形误差已经偏大，可以将滚刀的安装角度微微调整一下，符合要求的规格参数即可。其次要注意齿轮毛坯尺寸的确定，毛坯加工在齿轮的制造中占有非常重要的地位，技术人员应高度重视，最后还要注意附加运动方向的准确性。

针对齿形不对称的问题，要做到提高滚刀的安装精度和提高滚刀刃磨质量，建议采用具有高精度、低价格、易操作特点的滚刀刃磨床。此外要经常对交换齿轮的安装和运转状况做全方位检查，保证车床的稳定运转。

4 齿轮加工应用新动向

现在齿轮加工行业对齿轮的制造精度，高效生产、绿色生产等方面的要求越来越高，所以齿轮制造研究技术出现新的动向：

（1）高效自动化。随着计算机技术的不断发展，数控技术已经大范围应用在齿轮加工业，利用数字化控制和网络控制技术，可以让设备自动识别工件正确与否、刀具磨损情况等，真正实现无人操作、高效自动化生产的目的。

（2）绿色环保生产。在切削时为延长刀具的寿命，常常会使用切削液，但飞溅的切削液和形成的油雾会对环境和工作人员的身体造成伤害。为解决这种问题，出现了高速干切技术，不仅大幅度提高了加工效率，也延长了刀具的使用寿命，所以未来干切切齿技术将成为滚齿加工的发展趋势。

（3）硬齿面加工技术。随着砂轮材料的性能提高和磨齿机向自动化发展程度越来越高，磨齿机的工作效率得到了大幅度提高，现在被广泛的应用在齿轮加工中，尤其是汽车齿轮的加工。此外目前国内正在试用滚齿-热处理-强力珩齿这种新工艺，相信不久之后也会得到普遍应用。

5 结语

综上所述，齿轮的加工制造过程中包括了很多的环节，若想制造出较高精度的齿轮，就要做好每一个环节的工作，严格执行齿轮加工工艺流程。对于加工过程中存在的问题要及时发现并努力找到解决办法。而且齿轮加工现在正逐渐朝着高效自动化、全程数控化、信息智能化方向发展，相关工作者应懂得抓住这一趋势，大力促进齿轮加工的发展及其应用的广泛推广。

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作者简介：龙松华（1962-），男，江苏扬州人，工程师，研究方向：机械制造、金属材料热处理。