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摘要： 近几年来，重点行业和重点建设工程对与之配套的大型齿轮及其齿轮箱提出了许多新要求，目前，我国齿轮行业还不能完全满足重点行业和重点工程的配套要求，这些大型齿轮及齿轮箱的制造已经成为制约我国一系列重大装备研制的瓶颈问题。本文主要探讨了我国齿轮加工行业发展的情况、齿轮加工分类和加工技术要求，详细分析了齿轮加工过程中的问题。
关键词：齿轮加工；发展；技术要求；问题
一、齿轮加工行业发展
目前，我国齿轮行业的产品质量、产品设计、工艺开发、制造装备和检测试验等综合技术水平相当于发达国家上世纪九十年代中后期水平，落后十到十五年，行业龙头企业初步具备了全新产品开发能力。一方面，中低端产品产能过剩，同质化恶性竞争；另一方面，高端产品能力不足，汽车、工程机械、高铁、煤机和大型农机等的高端齿轮传动装置大量依赖进口，且进出口逆差逐年加大。与国外先进水平相比，研发周期是国外同类产品的2～3倍，使用寿命是国外同类产品的30%～50%，形势相当严峻。
二、齿轮加工分类
就齿轮加工原理来说，基本可分为两大类，成形法和展成法。
1、成形法是用与齿间的齿廓曲线相同的成形刀具在铣床上直接切出齿轮齿形。用成形法加工的齿轮，是逐齿切削的。并且不连续，所以精度、效率相对都比较低。但它在普通铣床上就可以加工，适用于单件加工。
2、展成法就是利用一对齿轮的啮合原理来加工齿轮。常见的有插齿、滚齿和磨齿。插齿加工是利用盘形插齿刀，在经过插齿机上加工齿轮，并适用于批量生产。插齿加工是将一个齿轮作为刀具，另一个作为齿轮坯，经过机床保证它们按齿轮传动的要求运动。于此同时，刀具还不断沿齿坯轴线方向，而进行往复切削运动。这样就将能够把轮坯切成与刀具相啮合的齿轮。相同模数和齿形角而齿数不同的齿轮，齿轮生产厂家可用同一把刀具加工。用这种方法加工齿轮，精度和效率都较高。
三、齿轮加工技术要求
1、传递运动准确性要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。
2、传递运动平稳性要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。
3、载荷分布均匀性要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。 齿轮厂家的生产一定要达到这样的生产技术要求，才能让我们生产出品质过硬的齿轮。
四、齿轮加工过程技术问题解析
1、齿坯
中高压和高压齿轮泵的齿轮都是连轴的整体齿轮，，齿轮齿坯一般都采用模锻件。由于锻件的加工余量大，，既耗能又耗材，目前有些工厂采用精密锻件，选用粗细为轴颈尺寸加余量的棒料，将其中间局部加热粗到齿轮的毛坯尺寸，也可采用摩擦焊接件做齿坯，这样既节能、节材，又减少加工工时。
2、弧面中心孔
由于齿轮泵齿轮的所有加工工序都是以中心孔作为定位基准的，齿轮加工精度又要求高，因此中心孔的质量对齿轮的加工质量影响很大。弧面中心孔与顶尖锥面的接触为环形带状接触，接触好，定位准确，修磨中心孔容易。
3、中心孔的深度和两中心孔间的距离
一般齿轮泵生产都是大批量生产，泵齿轮的所有机加工工序都是以两个中心孔作为加工基准的。为了简化机床的调整，使加工操作方便，齿轮的中心孔到轴颈端面的深度和两个中心孔之间的距离应严格控制，并要在加工工序中设置专用的检测工具进行检查。
4、齿形加工
齿轮泵齿轮的齿形精度要求较高，一般为7级或8-8-7级，因此大批量生产齿轮泵齿轮时，齿形都采用滚一剃工艺，对于中、小批量生产，也可采用滚—磨工艺。为了达到要求的齿形精度，剃齿刀一般采用修正齿形的剃齿刀。有些齿轮泵为了改善齿面的载荷分布情况和提高齿面接触精度，将齿面剃成中臌一齿，臌形量为0.15～0.2mm。
5、齿轮端面和轴颈的磨削加工
齿轮泵的齿轮端面和轴颈，不仅精度和表面粗糙度要求高，而且端面与轴颈的垂直度公差为0.005mm，只许凹不许凸，所以齿轮端面和轴颈的精磨要求在专用高精度数控切入式端面外圆磨床上一次装夹磨削。先磨轴颈，磨到尺寸后由测量仪器发出信号，砂轮后退0.05，再磨端面，磨到尺寸后由端面测量仪器发出信号，磨轮快速退回。另外，为了达到精度和表面粗糙度的要求，砂轮除了要做静平衡调整外，机床上还应装砂轮自动平衡系统，待砂轮修正到自动平衡显示仪显示允许数值后再开始磨削加工。
有些齿轮轴颈还要磨倒锥和越程槽，可在机床上设置专用的砂轮修正靠模修磨砂轮，实现倒锥和越程槽的磨削。目前也有采用数控切入式端面外圆磨床，利用数控编程来修正砂轮，实现倒锥和越程槽的磨削。
6、倒圆齿轮端面齿廓R0.1mm
为了防止齿轮端面齿廓的毛刺刮伤泵的侧板、泵盖或浮动轴套、齿轮齿廓必须倒圆到R0.1mm。实现齿廓倒圆可采用光饰、尼龙刷和电解等方法。
7、精磨齿轮齿顶圆
由于设计齿轮泵时要求齿轮的齿顶圆为锐边，在齿轮端面齿廓加工时不可能只倒圆端面齿廓而不倒圆齿轮齿顶圆，因此应在端面齿廓倒圆加工后再精磨齿轮的齿顶圆。
8、齿轮端面的超精或抛光加工
一般齿轮泵齿轮端面的表面粗糙度Ra为0.2微米，在大批量生产时，即使使用高精度切入式端面外圆磨制加工，这个要求也很难稳定达到。为了使齿轮端面的表面粗糙度稳定达到Ra=0.2，一般在端面精磨后再进行超精或抛光加工。齿轮端面超精加工是在专用机床上，用两个碗形油石或铸铁轮加工研磨磨料，同时超精加工齿轮的两个端面。齿轮端面的抛光加工是在简单的抛光机上用布质的抛光轮进行的。
9、齿轮轴颈的超精加工
齿轮泵的齿轮轴颈表面粗糙度要求为Ra=0.1，在大批量生产时，为了稳定达到这个要求，一般采用油石条对其进行超精加工。这道工序既可在专用机床上用两个超精振动头，同时超精加工齿轮的两个轴颈，也可对一般车床进行改造，安装一个超精振动头，于每次装卡工件后，超精加工其一端的轴颈。
参考文献：
[1] 杨占尧主编.塑料注塑模结构与设计[M]. 清华大学出版社， 2004
[2] 黄强.YE3120CNC7高速干切滚齿机的研发与应用[J]. 世界制造技術与装备市场. 2014（06）
[3] 王超，洪荣晶，张金，邵杉.精密成形铣齿切削参数优化研究[J]. 组合机床与自动化加工技术. 2015（01）
作者简介：
1.于健（1981.9-），男，山东东平，本科，工程师，研究方向：齿轮加工工艺。
2.于鹏（1980.10-），男，辽宁沈阳，本科，工程师，研究方向：堆取料机设计研发。
关键词：齿轮加工；发展；技术要求；问题
一、齿轮加工行业发展
目前，我国齿轮行业的产品质量、产品设计、工艺开发、制造装备和检测试验等综合技术水平相当于发达国家上世纪九十年代中后期水平，落后十到十五年，行业龙头企业初步具备了全新产品开发能力。一方面，中低端产品产能过剩，同质化恶性竞争；另一方面，高端产品能力不足，汽车、工程机械、高铁、煤机和大型农机等的高端齿轮传动装置大量依赖进口，且进出口逆差逐年加大。与国外先进水平相比，研发周期是国外同类产品的2～3倍，使用寿命是国外同类产品的30%～50%，形势相当严峻。
二、齿轮加工分类
就齿轮加工原理来说，基本可分为两大类，成形法和展成法。
1、成形法是用与齿间的齿廓曲线相同的成形刀具在铣床上直接切出齿轮齿形。用成形法加工的齿轮，是逐齿切削的。并且不连续，所以精度、效率相对都比较低。但它在普通铣床上就可以加工，适用于单件加工。
2、展成法就是利用一对齿轮的啮合原理来加工齿轮。常见的有插齿、滚齿和磨齿。插齿加工是利用盘形插齿刀，在经过插齿机上加工齿轮，并适用于批量生产。插齿加工是将一个齿轮作为刀具，另一个作为齿轮坯，经过机床保证它们按齿轮传动的要求运动。于此同时，刀具还不断沿齿坯轴线方向，而进行往复切削运动。这样就将能够把轮坯切成与刀具相啮合的齿轮。相同模数和齿形角而齿数不同的齿轮，齿轮生产厂家可用同一把刀具加工。用这种方法加工齿轮，精度和效率都较高。
三、齿轮加工技术要求
1、传递运动准确性要求齿轮较准确地传递运动，传动比恒定。即要求齿轮在一转中的转角误差不超过一定范围。
2、传递运动平稳性要求齿轮传递运动平稳，以减小冲击、振动和噪声。即要求限制齿轮转动时瞬时速比的变化。
3、载荷分布均匀性要求齿轮工作时，齿面接触要均匀，以使齿轮在传递动力时不致因载荷分布不匀而使接触应力过大，引起齿面过早磨损。接触精度除了包括齿面接触均匀性以外，还包括接触面积和接触位置。 齿轮厂家的生产一定要达到这样的生产技术要求，才能让我们生产出品质过硬的齿轮。
四、齿轮加工过程技术问题解析
1、齿坯
中高压和高压齿轮泵的齿轮都是连轴的整体齿轮，，齿轮齿坯一般都采用模锻件。由于锻件的加工余量大，，既耗能又耗材，目前有些工厂采用精密锻件，选用粗细为轴颈尺寸加余量的棒料，将其中间局部加热粗到齿轮的毛坯尺寸，也可采用摩擦焊接件做齿坯，这样既节能、节材，又减少加工工时。
2、弧面中心孔
由于齿轮泵齿轮的所有加工工序都是以中心孔作为定位基准的，齿轮加工精度又要求高，因此中心孔的质量对齿轮的加工质量影响很大。弧面中心孔与顶尖锥面的接触为环形带状接触，接触好，定位准确，修磨中心孔容易。
3、中心孔的深度和两中心孔间的距离
一般齿轮泵生产都是大批量生产，泵齿轮的所有机加工工序都是以两个中心孔作为加工基准的。为了简化机床的调整，使加工操作方便，齿轮的中心孔到轴颈端面的深度和两个中心孔之间的距离应严格控制，并要在加工工序中设置专用的检测工具进行检查。
4、齿形加工
齿轮泵齿轮的齿形精度要求较高，一般为7级或8-8-7级，因此大批量生产齿轮泵齿轮时，齿形都采用滚一剃工艺，对于中、小批量生产，也可采用滚—磨工艺。为了达到要求的齿形精度，剃齿刀一般采用修正齿形的剃齿刀。有些齿轮泵为了改善齿面的载荷分布情况和提高齿面接触精度，将齿面剃成中臌一齿，臌形量为0.15～0.2mm。
5、齿轮端面和轴颈的磨削加工
齿轮泵的齿轮端面和轴颈，不仅精度和表面粗糙度要求高，而且端面与轴颈的垂直度公差为0.005mm，只许凹不许凸，所以齿轮端面和轴颈的精磨要求在专用高精度数控切入式端面外圆磨床上一次装夹磨削。先磨轴颈，磨到尺寸后由测量仪器发出信号，砂轮后退0.05，再磨端面，磨到尺寸后由端面测量仪器发出信号，磨轮快速退回。另外，为了达到精度和表面粗糙度的要求，砂轮除了要做静平衡调整外，机床上还应装砂轮自动平衡系统，待砂轮修正到自动平衡显示仪显示允许数值后再开始磨削加工。
有些齿轮轴颈还要磨倒锥和越程槽，可在机床上设置专用的砂轮修正靠模修磨砂轮，实现倒锥和越程槽的磨削。目前也有采用数控切入式端面外圆磨床，利用数控编程来修正砂轮，实现倒锥和越程槽的磨削。
6、倒圆齿轮端面齿廓R0.1mm
为了防止齿轮端面齿廓的毛刺刮伤泵的侧板、泵盖或浮动轴套、齿轮齿廓必须倒圆到R0.1mm。实现齿廓倒圆可采用光饰、尼龙刷和电解等方法。
7、精磨齿轮齿顶圆
由于设计齿轮泵时要求齿轮的齿顶圆为锐边，在齿轮端面齿廓加工时不可能只倒圆端面齿廓而不倒圆齿轮齿顶圆，因此应在端面齿廓倒圆加工后再精磨齿轮的齿顶圆。
8、齿轮端面的超精或抛光加工
一般齿轮泵齿轮端面的表面粗糙度Ra为0.2微米，在大批量生产时，即使使用高精度切入式端面外圆磨制加工，这个要求也很难稳定达到。为了使齿轮端面的表面粗糙度稳定达到Ra=0.2，一般在端面精磨后再进行超精或抛光加工。齿轮端面超精加工是在专用机床上，用两个碗形油石或铸铁轮加工研磨磨料，同时超精加工齿轮的两个端面。齿轮端面的抛光加工是在简单的抛光机上用布质的抛光轮进行的。
9、齿轮轴颈的超精加工
齿轮泵的齿轮轴颈表面粗糙度要求为Ra=0.1，在大批量生产时，为了稳定达到这个要求，一般采用油石条对其进行超精加工。这道工序既可在专用机床上用两个超精振动头，同时超精加工齿轮的两个轴颈，也可对一般车床进行改造，安装一个超精振动头，于每次装卡工件后，超精加工其一端的轴颈。
参考文献：
[1] 杨占尧主编.塑料注塑模结构与设计[M]. 清华大学出版社， 2004
[2] 黄强.YE3120CNC7高速干切滚齿机的研发与应用[J]. 世界制造技術与装备市场. 2014（06）
[3] 王超，洪荣晶，张金，邵杉.精密成形铣齿切削参数优化研究[J]. 组合机床与自动化加工技术. 2015（01）
作者简介：
1.于健（1981.9-），男，山东东平，本科，工程师，研究方向：齿轮加工工艺。
2.于鹏（1980.10-），男，辽宁沈阳，本科，工程师，研究方向：堆取料机设计研发。