齒輪制造過程中加工工藝要求及應用研究

摘 要：齒輪在機械轉動的過程中起到了至關重要的作用，目前我國的齒輪制造工藝技術在生產制造過程、工藝方法、產品精度等方面都發生了不同程度的變化。本文系統地介紹了齒輪制造的加工工藝方法，找出存在的不足并探索解決辦法，最后對齒輪的加工應用新動向做了總結。

關鍵詞：齒輪；加工工藝；工藝要求；應用研究

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

1 前言

盡管齒輪歷史由來已久，最早記錄是在三千多年前。由于齒輪具有效率高、結構緊湊、壽命長等一系列有點，所以它仍舊是目前人類應用最為廣泛的傳動裝置，是各類機電產品的核心部件。近年來由于科學技術水平的不斷提高，很多學科涌現出大量的新方法、新技術，這些因素給齒輪的加工制造研究帶來了新的活力，使得新理論、新結構、新工藝等都得到了發展和應用，推進了齒輪加工制造業的大力發展。

2 齒輪加工工藝概述

毛坯鍛造：廣泛使用的方法是鍛熱壓印，近幾年，生產機械軸開始大規模使用橫軋技術，尤其在加工復雜的階梯軸類工件上應用普遍，應用這種技術不僅能提高精度和加工效率，還能減少資源浪費，節約成本。

正火：一般由于人工操作、設備誤差、環境影響等因素，使得工件冷卻速度難以控制，容易使組織結構不均勻，最終導致金屬切削的熱處理。所以必須使用等溫正火來處理，此過程是通過齒輪切削硬度和熱處理加工后，達到合適的溫度來減少齒輪鋼材料的熱變形，實踐也證明此方法效果明顯。

車削加工：為滿足高精度加工的齒輪定位要求，齒坯加工現在均采用數控車床，而且為了滿足端面與內控的垂直度要求，提高齒坯的精度，確保齒輪的加工質量，要機械夾緊不反復磨車刀，同步完成孔徑、外徑和端面的加工。數控車床的加工高效率有助于設備數量的減少，經濟效益明顯。

滾、插齒：目前滾刀、插刀刃磨后采用再次涂層技術，非常明顯的提高了刀具的壽命，減少更換刀具的次數，保證加工的穩定進行，帶來了較大的經濟效益。

剃齒：是齒輪精加工最常用的方法，因其高效、易于實現齒形和齒向要求的優勢而被廣泛應用于齒輪生產中。

熱處理：常見的有淬火熱處理、滲氮、滲碳等方法，經過處理后表面硬度高，中心塑韌性強，能有效提高齒輪的耐磨性、抗疲勞、延長壽命等。

磨削加工：主要是通過對齒輪的內襯、外徑及斷面的精加工來提高裝配安裝的精度。

檢驗：本過程非常重要，主要是在齒輪裝配前對齒部進行的檢查清理過程，避免裝配后出現噪聲，此過程利用綜合檢查儀觀察嚙合偏差來完成。

3 目前齒輪加工工藝常見問題及解決對策

（1）常見問題。受到技術水平和人工操作等因素的影響，齒輪加工制造過程仍存在一些問題。比如齒數不準、齒形不對稱等。造成齒數不準的原因主要是滾刀選用不合適、毛坯尺寸誤差大等。造成齒形不對稱的主要原因安裝滾刀時沒有對準、螺旋角引起的誤差等。

（2）解決對策。針對齒數不準的問題，首先要合理選擇滾刀，保證滾刀的模數及壓力角相同，螺旋角相近，這樣才可以保證齒形誤差在允許范圍內。如果齒形誤差已經偏大，可以將滾刀的安裝角度微微調整一下，符合要求的規格參數即可。其次要注意齒輪毛坯尺寸的確定，毛坯加工在齒輪的制造中占有非常重要的地位，技術人員應高度重視，最后還要注意附加運動方向的準確性。

針對齒形不對稱的問題，要做到提高滾刀的安裝精度和提高滾刀刃磨質量，建議采用具有高精度、低價格、易操作特點的滾刀刃磨床。此外要經常對交換齒輪的安裝和運轉狀況做全方位檢查，保證車床的穩定運轉。

4 齒輪加工應用新動向

現在齒輪加工行業對齒輪的制造精度，高效生產、綠色生產等方面的要求越來越高，所以齒輪制造研究技術出現新的動向：

（1）高效自動化。隨著計算機技術的不斷發展，數控技術已經大范圍應用在齒輪加工業，利用數字化控制和網絡控制技術，可以讓設備自動識別工件正確與否、刀具磨損情況等，真正實現無人操作、高效自動化生產的目的。

（2）綠色環保生產。在切削時為延長刀具的壽命，常常會使用切削液，但飛濺的切削液和形成的油霧會對環境和工作人員的身體造成傷害。為解決這種問題，出現了高速干切技術，不僅大幅度提高了加工效率，也延長了刀具的使用壽命，所以未來干切切齒技術將成為滾齒加工的發展趨勢。

（3）硬齒面加工技術。隨著砂輪材料的性能提高和磨齒機向自動化發展程度越來越高，磨齒機的工作效率得到了大幅度提高，現在被廣泛的應用在齒輪加工中，尤其是汽車齒輪的加工。此外目前國內正在試用滾齒-熱處理-強力珩齒這種新工藝，相信不久之后也會得到普遍應用。

5 結語

綜上所述，齒輪的加工制造過程中包括了很多的環節，若想制造出較高精度的齒輪，就要做好每一個環節的工作，嚴格執行齒輪加工工藝流程。對于加工過程中存在的問題要及時發現并努力找到解決辦法。而且齒輪加工現在正逐漸朝著高效自動化、全程數控化、信息智能化方向發展，相關工作者應懂得抓住這一趨勢，大力促進齒輪加工的發展及其應用的廣泛推廣。

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作者簡介：龍松華（1962-），男，江蘇揚州人，工程師，研究方向：機械制造、金屬材料熱處理。