机械齿轮轴加工工艺与优化研究与发展趋势

赵燕 曹媛媛

（山西航天清华装备有限责任公司 山西 长治 046012）

对机械齿轮轴加工工艺的研究由来已久，最开始国外采取机械加工方法，力图融入人为操控完成齿轮的轴加工，而国内完全是依靠国外先进的机械齿轮轴机床开展机械齿轮轴加工，成本高。在科学技术的不断推进下，国外的机械齿轮轴加工已经完成自动化加工，而国内的研究依然停留在最初的阶段。随着机械设备的更新换代，对齿轮的性能、强度也提出了一定的要求，所以探讨轴加工工艺优化与研究与发展趋势有其必要性。

1 机械齿轮轴加工工艺与优化研究

1.1 轴加工材料的选取和锻造

齿轮构成包含齿轮、环槽、花键、轴肩等，齿轮加工并非单一部件的单一运动，只有达到和其他部件的有效配合，才能完成，所以齿轮加工过程具有精准度高、难度大的特征。只有对具体问题进行具体分析，优选材料，才能确保齿轮轴加工工作的顺利完成。在齿轮加工中，材料是否合适是保证齿轮轴加工完成的根本，一般情况下采取的齿轮轴为合金钢、碳素结构中的45钢。但由于轴齿轮具有强度高、齿轮大小不一等现实情况，所以为了降低材料消耗可以优选锻件毛坯。在完成原材料选取之后，要开展轴齿轮部件的锻造工作，一般情况下采取正火的方式，将原料放进HR炉内，保证炉内温度在1200摄氏度左右，而且在锻造期间必须严格把握温度与时间，另外还要考虑RH炉的其他技术参数，如此才能完成锻造工作。在完成锻造后要及时将原材料放入冷水池，以达到去除齿轮轴原料锻造应力的目的。

1.2 机械齿轮轴的车削加工

基于机械设备对齿轮轴强度有很高的要求，所以要根据齿轮轴大小、直径等选择合适的锻件毛坯，以降低原料损耗。一般情况，机床主轴转速为5000rpm,主轴功率为12kw,主轴极限转角为125°。基于上述参数标准开展对齿轮轴的粗加工，在实际加工过程中要基于机械设备要求，采取不同的齿轮加工等级，一般分为5-9级。根据齿轮加工精准度的要求，一般含碳低的碳素结构、合金钢是最佳的材料，在实际加工中可以采取正火的方式，以规避因硬度低出现黏刀的现象。

1.3 机械齿轮轴齿轮加工和渗碳淬火

齿轮轴齿部是渐开线齿轮，一般采取滚齿方式开展加工工作，为了确保工作质量，可以考虑数控滚齿的方法。在齿轮加工过程中，要根据精准度的要求，选择合适的加工工艺，如若对精准度要求低，则可以选用剃齿工艺完成加工；如若对精准度提出了一定的要求，为了保证齿轮等级，可以采取热处理磨齿工艺。同时，还要根据机械轴齿轮加工图纸完成齿面的处理工作，将齿轮轴外表打磨圆滑，按照图纸要求加工齿轮轴各个部位的尺寸。最后检查表面是否存有裂纹，以完成最终的检验。在利用机床开展齿轮加工之后，还要从齿轮实际硬度考虑，对表面开展淬火或渗碳工艺处理，以保证齿轮轴表面的硬度、韧性等性能符合实际要求。

1.4 机械齿轮轴的磨削加工和检验

在完成齿轮轴表面、齿部热处理工艺后，也要进行处理。首先研磨齿轮两端中心孔，降低热处理的影响、恢复中心孔的精准度；然后采取校直方法处理齿轮轴，缓解热处理过程中对齿轮轴造成的弯曲；最后的一项工作是磨齿，消除热处理工艺中对齿形的影响，以提升精准度，最终检验无误入库。

2 机械齿轮轴加工工艺优化研究

虽然传统工艺可以满足机械齿轮轴的常规需要，但到了实际工作中，却会因加工而成的机械齿轮轴硬度、韧性低缩短齿轮的使用周期。根据实际情况，优化机械齿轮轴加工工艺，可以从加工材料、设备以及参数三大方面优化：一，材料的优化。传统工艺为了节约升本，采取低廉、不符合要求的钢材。如今在保持成本不变的情况下，可以选择渗碳钢材料，因为渗碳钢具有淬透性、加工性等特征，最大强度可以达到1080MPa,硬度可以达到250HB,而且含碳量极低。二，加工设备和参数的优化。传统机械设备以卧式机床为主，但卧式机床必须借助人力才能完成工作，而且故障率很高。如今采取GBJK-610的立式数控机床，它可以实现全自动智能加工，而且具有质量轻、体积小、安全系数高的优势。GBJK-610的立式数控机床分为A、B、C、D、E5个NC轴，而且加工中可以实现五轴的一同工作，为了提升机床加工的精准度，可以将控制参数定位0.001mm，以完成齿轮轴加工工艺的优化。

3 机械齿轮加工工艺发展趋势

基于当前机械齿轮加工技术发展现状，为了推动机械部件行业的创新与发展，在加工控制方面，机械齿轮加工技术要朝着数字化、自动化方向发展，并巧用现代化技术大力研究远程控制技术，如此可以降低机械齿轮轴加工成本，提升加工质量和效率。在不久的将来，机械齿轮加工技术会呈现出多样化、便捷性的特点，而且可以利用传感技术对加工参数进行采集，以为后期维修提供有效的依据。

4 结束语

文章结合自身工作实践、相关资料，对机械齿轮轴加工工艺与优化、发展趋势进行了深入研究，不仅可以提升齿轮加工精准度、加工效率，同样对加工工艺的大范围推广也有着积极意义。