硬齿面齿轮加工技术应用及发展前景分析

张晨 常坤 仝海冰

摘 要：本文主要研究硬齿面齿轮加工技术应用及发展前景，首先对硬齿面齿轮加工现状及工艺流程进行介绍，了解硬齿面齿轮加工的基本特点，重点分析当前硬齿面齿轮的加工制造技术，在此基础上展望未来硬齿面齿轮加工的发展前景，希望通过本文的研究能够形成对于硬齿面齿轮加工的全面认识，同时业务后期更好的加工制造硬齿面齿轮提供参考。

关键词：硬齿面齿轮;加工技术;发展前景;滚齿

1引言

近年来国内经济社会不断发展，制造产业规模不断扩大，机械制造行业的技术水平也不断提高，与此同时，各产业对于机械设备的制造质量也提出更高的要求，其中齿轮作为最重要的机械零件之一，其生产质量与机械设备的使用性能直接相关，因此在现阶段加强硬齿面齿轮加工技术应用及发展前景的研究是十分必要的，能够更加全面的认识硬齿面齿轮加工制造的现状及工艺流程以及各种齿轮加工制造技术、未来发展前景，从而研究制定更加合理的加工制造方案进行硬齿面齿轮的加工。

2硬齿面齿轮加工现状及工艺流程

硬齿面齿轮的加工要求主要满足高质量、长寿命、高承载力、高硬度以及高精度等要求，近年来机械设备装配使用对于硬齿面齿轮的齿面质量和传动性要求也不断提高。硬齿面齿轮的加工属于与国家安全相关的尖端科技，也是国家发展的战略需求，因此关于硬齿面齿轮加工技术的要求就是要同时满足提高质量、效益并降低成本，而且要高效利用精加工工艺材料。近年来与硬齿面齿轮精细加工相关的刀具涂层技术、超硬磨粒T具技术以及硬质合金材料技术、齿轮精加工机床制备技术不断发展，国内硬齿面齿轮的加工精度不断提升，相应的加工成本显著降低。目前国内硬齿面齿轮的加工制造技术主要包括磨齿、刮削和剃齿等。

一般情况下，硬齿面齿轮的加工生产工艺流程为先制造齿胚，然后进行滚齿，之后利用抗热变形和剃齿刀凸形齿等对齿轮修形，之后再进行剃齿，最后依次经过渗碳、淬火和回稳处理得到成品，检验合格后得到产品。

3硬齿面齿轮加工技术类别及应用

当前国内硬齿面齿轮的加工技术可以分为两种，分别以齿轮剃齿和滚齿磨齿为主要技术，前者称为剃齿工艺，后者称为磨齿工艺。磨齿机床设备的工艺结构复杂，而且生产效率相对偏低，而且在生产中需要预留磨削余量才能保障磨削工艺进行，因此会造成较大的材料资源浪费，不适合在大批量齿轮的生产中使用。相对而言，剃齿工艺的加工制造过程更加灵活，而且齿轮的生产效率更高，生产使用的机械设备自动程度更高，因此在硬齿面齿轮的实际进行生产加工过程中剃齿技术的应用更加广泛。但是两种工艺加工完齿轮后，经过热处理淬火后，齿轮的表面会变成硬齿面，并发生变形，进而导致齿轮精度下降，这种下降一般会达到1到2级，而且剃齿容易导致齿面出现凹凸问题。使用剃齿工艺加工制作高级齿轮的关键是解决处理热处理问题，避免出现齿轮精度降低和凹凸齿形的难题问题。

3.1 硬齿面齿轮滚齿加工技术

滚齿是硬齿面齿轮加工中最常用的技术之一，其生产效率相对较高。使用滚齿技术加工齿轮一般是使用高速钢材料，能够提升滚齿机设备的运行性能，而且有利于发挥其优势。除此之外，还可以利用硬质合金进行滚齿加工，有利于提高齿轮的齿面硬度。同时可以配合使用刀具涂层技术对滚齿机的滚齿表面进行保护，调高设备的使用寿命和生产效益。一般滚齿齿轮加工工艺主要在模数为2～40的齿轮加工中应用，加工得到的齿轮齿面硬度能达到HRC40-64。一般滚齿技术可以作为齿轮磨齿加工前的预加工工艺，利用滚齿技术能够去除淬火变形量，缩短磨齿时间，从而降低齿轮加工的成本。除此之外，应用滚齿加工技术能够避免裂缝和磨削灼伤问题的出现，有利于硬化齿轮齿面，提升齿轮的疲劳强度。

3.2硬齿面齿轮剃齿加工技术

剃齿是一种精细加工齿轮的方法，一般主要在直齿或斜齿轮加工中使用，而且应用剃齿技术能够修复齿形的误差以及齿距、齿向，从而达到较高的齿轮质量和精度。剃齿加工工艺一般是针对未淬火处理过的齿轮进行加工，因此制造的齿轮耐用性强，而且生产效率较高。利用剃齿加工工艺能够提升机床的运作效率及机床运动传动链，从而更加有效的实现齿轮加工机床的移动作业。采用径向剃齿加工工艺能够避免在生产过程中出现齿轮无周期变化的情况。在实际加工传动过程中，齿轮不会出现异常的激振频率，因此加工制造的噪声会更低，环境更加温和。

3.3 硬齿面齿轮插齿加工技术

插齿加工技术是使用形状为齿轮或齿条的工具，在加工过程中，齿轮工具与被加工的齿轮按照一定速度啮合运行，而且在加工过程中插齿刀具可以根据要加工的轮齿长的方向往返运行，从而切削完成齿轮的加工，这种加工工艺在多联齿轮和内齿轮的加工中应用更广泛。这种加工技术不适合切制模数较大的齿轮，加工过程中的插齿速度容易被各种外界因素影响，难以实现高效化的切削加工，而且会浪费大量的时间，因此，更适合在多齿数、小模数齿轮的生产加工中应用。

3.4 材料处理工艺

硬齿面齿轮的齿面强度直接关系到齿面的承载能力，齿面的硬度越高，齿轮整体的承载能力就越高。一般啮合齿轮的齿面硬度高于 350HBW的齿轮称为硬齿面齿轮，在加工中选择使用优质合金更有利于提高齿轮的弯曲强度，同时配合使用渗碳、淬火等处理工艺能够更好的提升齿轮的接触疲劳强度、表面硬度以及接触韧性。尤其是在大型齿轮零件加工中应用淬火技术能提升齿轮零件的弯曲能力，获得均匀一致的力学性能，进一步提升合金钢的淬硬度深度。

4硬齿面齿轮加工技术发展展望

随着科学技术的不断发展，生产力水平也不断提升进步，创新硬齿面齿轮加工技术是未来硬齿面齿轮加工制造的主要发展方向。一方面是先进的数控加工技术的应用使得传统的机械化生产向逐渐转向更加先进的自动化技术，原有生产中的机械误差不断下降，而且硬齿面齿轮加工制造的齿轮精度也不断提升，更多先进的数控剃齿机、滚齿机和插齿机都投入到齿轮生产制造中。

当前在西方发达国家主要应用可转位硬质合金滚刀进行硬齿面齿轮的加工，其滚刀切削部分包括多个刀片，可以在刀片磨损后及时更换刀片，不需要现场磨削刀片，从而避免更换磨削刀片对生产制造造成的影响，可以保持较高的切削效率。而且当前齿轮的生产制造普遍选择磨削硬齿面齿轮的工艺，但是其生产效率相对较低，而且容易受到热处理变形的影响，难以确保磨齿余量最小值，未来可以通过提升对砂轮的转速或单次磨削深度来提升磨削效果，从而减少相关问题。与此同时，需要采用更加先进的熱处理工艺对齿轮进行处理，降低齿轮变形量。

5结语

通过本文的分析可知，当前硬齿面齿轮的加工存在诸多问题，不利于保障加工质量及效率。当前使用的硬齿面齿轮加工技术主要包括滚齿、插齿和剃齿等，而且需要配合不同类型的处理工艺。未来硬齿面齿轮的加工会趋向自动化，技术水平也会不断提高，磨削加工工艺的应用会更加普遍。但是在硬齿面齿轮加工制造及行业发展过程中也会遇到更多更复杂的问题，这就需要人们不断加强对于硬齿面齿轮加工制造技术的研究，制定更加合理的加工方案，更好的保障硬齿面齿轮的加工制造质量及精度。

参考文献：

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