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摘要：齿轮是依靠齿的啮合传递扭矩的轮状机械零件，齿轮轮齿相互扣住齿轮会带动另一个齿轮转动来传送动力，将两个齿轮分开，也可以应用链条、履带、皮带来带动两边的齿轮而传送动力。随着齿轮工业的发展和齿轮制造技术的提高，以及现代机械精度的提升都对齿轮精度提出了更高要求，本文就围绕齿轮加工，简述了加工工艺步骤和提升加工精度的方法，旨在促进机械制造业持续快速发展。
关键词：机械转动;齿轮加工;精度;加工工艺;齿坯
2010年我国齿轮市场规模达到了1450亿元，成为我国机械基础件中规模最大的行业。就市场需求与生产规模而已，居世界第三位。2006-2010年将新增设备10万台，即每年用于新增设备投资约60亿元，新购机床2万台，每台平均单价30万元，到2010年中国齿轮制造业应有各类机床总数约40万台，其中数控机床10万台，数控化率25%（高于机械制造全行业平均值17%）。齿轮工业主要由三类企业组成：车辆齿轮传动制造企业、工业通用齿轮传动制造企业与工业专业齿轮制造企业。其中，车辆齿轮一枝独秀，市场份额达到62%，汽车齿轮又占车辆齿轮的62%，即汽车齿轮占整个齿轮市场近40%的份额;工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成，其市场份额分别为18%、12%、8%;齿轮装备这一块只占市场份额的2%。齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水平直接影响到工业产品的质量，为此提高齿轮加工精度，增加齿轮制造业经济效益势在必行。
一、齿轮精度
齿轮精度是指对齿轮形状的综合误差所划分的一个等级，其中包括齿廓偏差、螺旋形偏差、径向跳东等一些重要的参数，其中齿廓偏差是指实际齿廓偏离设计齿廓的量，螺旋形偏差是指在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋形偏离设计螺旋形的量，径向跳动为侧头相继置于每个齿槽内时从它到齿轮轴向的最大和最小径向距离之差，一般我们汽车用的齿轮可由滚齿机加工完成，6～7级便可使用，而一些印刷机由于需要高速运转和批量印刷，故需要高精度齿轮以减小齿轮累计误差而造成的印刷效果下降，一般误差以μm为单位，1μm=0.001mm。制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮;灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中;球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮;塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。未来齿轮正向高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率方向发展，模块化、多样化、小型化、低噪音、低成本未来齿轮行业的必然趋势。
二、齿轮加工工艺
对于使用最为广泛的中、小模数齿轮，主要采用的是车削-滚齿-剃齿-热处理-珩齿工艺，第一步是车削齿坯，齿轮的传动质量主要取决于齿轮精度，而这与滚齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求，在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。第二步是齿形的加工，包括齿形的粗加工工序-滚齿和精加工工序-剃齿，这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段，应予以特别注意。第三步是热处理阶段，在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。第四步是珩齿，珩齿过程实际上是一种低速磨削、研磨和抛光的综合过程，主要用于去除热处理后齿面上的氧化皮和毛刺，降低齿面粗糙度。
三、提高齿轮加工精度的策略
1.严格控制齿坯的加工质量。在齿轮加工工艺中，齿坯的加工属于制造的第一步，齿坯的加工质量将直接影响零件在加工中的安装定位精度，特别是滚齿时如果安装间隙过大，就会造成被加工零件安装偏心，造成齿圈径向跳动超差，直接影响后续加工，进而影响产成品的质量;齿坯的端面跳动对剃齿加工质量影响很大，剃齿时以端面定位，在齿坯最大端面跳动处，加工出的齿为锥齿;离最大端面跳动在圆周上90°处，加工出的齿为斜齿;在这两种情况间，加工出的每一齿，是锥齿和斜齿的合成，产生齿轮加工过程中的螺旋形误差;因此在齿轮加工过程中齿坯的加工质量一定要严格控制：对孔类齿轮加工的齿坯，孔的尺寸精度按H6级，齿坯外圆≤φ80时端面跳动不超过0.018mm，齿坯外圆>φ80≤125时端面跳动不超过0.022mm，齿坯外圆>φ125时端面跳动不超过0.025mm;对轴类齿轮加工的齿坯，定位外圆的尺寸精度按h5级，定位外圆的跳动≤0.015。
2.严格控制齿轮材料硬度和切削速度。齿轮材料的硬度直接影响齿轮的使用，在条件允许的情况下，被加工材料的硬度应尽可能控制在HB180-220范围内。工件材料的硬度大于HB240-260时，滚刀的磨损会明显上升，当走刀量过大时引起切削过程的冲击和振动也会过大，甚至折断刀齿进而造成齿轮表面加工质量的下降，应严格控制齿轮工件的材料。滚齿刀在切削塑性材料时由于切屑黏度较大，如果切削速度较慢切屑在滚齿刀前刀刃上产生停留，刀刃推挤切屑碾压齿轮加工面会使齿轮加工面产生鳞状毛刺，鳞状毛刺的深度与切削速度有关和齿轮的材质有，每种材质都对应着一个最佳切削速度，当切削速度合适时便可控制毛刺的产生。
3.减少齿距累积偏差，提高齿轮加工精度。齿距累积偏差主要是由几何偏心和运动偏心共同作用而产生的，利用合理的方法可以将几何偏心与运动偏心所产生的影响进行一定地抵消。这种合理的方法可按如下步骤进行：测方向，既是测出分度蜗轮的运动偏心方向，然后试切一件齿坯，对这个试切的齿坯进行一定地测量，既测出其公法线长度的最大值（蜗轮运动偏心方向）和最小值，做好标记A;测出齿坯的径向跳动，同时需要在径向跳动最大值方向上做好标记B;在安装齿坯时，应使A、B的方向恰好相反，通过将这两种偏心问题进行相互抵消、相互补偿来达到减小齿距累积偏差。
4.对于汽车齿轮等精度要求较高的齿轮，可采用近年来发展并成熟起来的滚齿-渗碳-淬火处理-磨齿工艺，用热后磨齿来消除滚齿误差、热处理变形等。在不增加磨齿机等设备投入的情况下，对于传统的滚齿-剃齿工艺，可通过选用合适的剃齿刀以及合理修磨剃齿刀来近一步提高精度，比如对于剃齿工艺经常出现的齿面中凹缺陷会极大影响齿轮啮合传动的噪音水平，对此可采用负变位剃齿刀或者将采用大圆弧法修磨剃齿刀补偿齿面中凹，提高齿轮精度。
四、结语
目前，我国齿轮钢基本满足使用和引进技术过程国产化的要求，而重型车传动齿轮及中重型车的后桥齿轮用钢，尚有待开发和生产。现阶段齿轮行业应通过市场竞争与整合，提高行业集中度;通过自主知识产权产品设计开发，形成一批车辆传动系（变速箱、驱动桥总成）牵头企业，用牵头企业的配套能力整合齿轮行业的能力与资源;实现专业化、网络化配套，形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的名牌企业;通过技改，实现现代化齿轮制造企业转型。
参考文献：
[1]时永丰.齿轮加工误差分析及加工质量提高方法[J].淮北职业技术学院学报，2011（1）
[2]李春玮.齿轮加工工艺分析[J].机械管理开发，2011（2）
[3]刘忠明.中国战略性新兴产业研究与发展-齿轮
关键词：机械转动;齿轮加工;精度;加工工艺;齿坯
2010年我国齿轮市场规模达到了1450亿元，成为我国机械基础件中规模最大的行业。就市场需求与生产规模而已，居世界第三位。2006-2010年将新增设备10万台，即每年用于新增设备投资约60亿元，新购机床2万台，每台平均单价30万元，到2010年中国齿轮制造业应有各类机床总数约40万台，其中数控机床10万台，数控化率25%（高于机械制造全行业平均值17%）。齿轮工业主要由三类企业组成：车辆齿轮传动制造企业、工业通用齿轮传动制造企业与工业专业齿轮制造企业。其中，车辆齿轮一枝独秀，市场份额达到62%，汽车齿轮又占车辆齿轮的62%，即汽车齿轮占整个齿轮市场近40%的份额;工业齿轮由工业通用、专用、特种齿轮构成，其市场份额分别为18%、12%、8%;齿轮装备这一块只占市场份额的2%。齿轮通过与其它齿状机械零件（如另一齿轮、齿条、蜗杆）传动，可实现改变转速与扭矩、改变运动方向和改变运动形式等功能。由于传动效率高、传动比准确、功率范围大等优点，齿轮机构在工业产品中广泛应用，其设计与制造水平直接影响到工业产品的质量，为此提高齿轮加工精度，增加齿轮制造业经济效益势在必行。
一、齿轮精度
齿轮精度是指对齿轮形状的综合误差所划分的一个等级，其中包括齿廓偏差、螺旋形偏差、径向跳东等一些重要的参数，其中齿廓偏差是指实际齿廓偏离设计齿廓的量，螺旋形偏差是指在端面基圆切线方向上测得的实际螺旋形偏离设计螺旋形的量，径向跳动为侧头相继置于每个齿槽内时从它到齿轮轴向的最大和最小径向距离之差，一般我们汽车用的齿轮可由滚齿机加工完成，6～7级便可使用，而一些印刷机由于需要高速运转和批量印刷，故需要高精度齿轮以减小齿轮累计误差而造成的印刷效果下降，一般误差以μm为单位，1μm=0.001mm。制造齿轮常用的钢有调质钢、淬火钢、渗碳淬火钢和渗氮钢。铸钢的强度比锻钢稍低，常用于尺寸较大的齿轮;灰铸铁的机械性能较差，可用于轻载的开式齿轮传动中;球墨铸铁可部分地代替钢制造齿轮;塑料齿轮多用于轻载和要求噪声低的地方，与其配对的齿轮一般用导热性好的钢齿轮。未来齿轮正向高承载能力、高齿面硬度、高精度、高速度、高可靠性和高传动效率方向发展，模块化、多样化、小型化、低噪音、低成本未来齿轮行业的必然趋势。
二、齿轮加工工艺
对于使用最为广泛的中、小模数齿轮，主要采用的是车削-滚齿-剃齿-热处理-珩齿工艺，第一步是车削齿坯，齿轮的传动质量主要取决于齿轮精度，而这与滚齿时采用的定位基准（孔和端面）的精度有着直接的关系，所以，这个阶段主要是为下一阶段加工齿形准备精基准，使齿的内孔和端面的精度基本达到规定的技术要求，在这个阶段中除了加工出基准外，对于齿形以外的次要表面的加工，也应尽量在这一阶段的后期加以完成。第二步是齿形的加工，包括齿形的粗加工工序-滚齿和精加工工序-剃齿，这个阶段的加工是保证齿轮加工精度的关键阶段，应予以特别注意。第三步是热处理阶段，在这个阶段中主要对齿面的淬火处理，使齿面达到规定的硬度要求。第四步是珩齿，珩齿过程实际上是一种低速磨削、研磨和抛光的综合过程，主要用于去除热处理后齿面上的氧化皮和毛刺，降低齿面粗糙度。
三、提高齿轮加工精度的策略
1.严格控制齿坯的加工质量。在齿轮加工工艺中，齿坯的加工属于制造的第一步，齿坯的加工质量将直接影响零件在加工中的安装定位精度，特别是滚齿时如果安装间隙过大，就会造成被加工零件安装偏心，造成齿圈径向跳动超差，直接影响后续加工，进而影响产成品的质量;齿坯的端面跳动对剃齿加工质量影响很大，剃齿时以端面定位，在齿坯最大端面跳动处，加工出的齿为锥齿;离最大端面跳动在圆周上90°处，加工出的齿为斜齿;在这两种情况间，加工出的每一齿，是锥齿和斜齿的合成，产生齿轮加工过程中的螺旋形误差;因此在齿轮加工过程中齿坯的加工质量一定要严格控制：对孔类齿轮加工的齿坯，孔的尺寸精度按H6级，齿坯外圆≤φ80时端面跳动不超过0.018mm，齿坯外圆>φ80≤125时端面跳动不超过0.022mm，齿坯外圆>φ125时端面跳动不超过0.025mm;对轴类齿轮加工的齿坯，定位外圆的尺寸精度按h5级，定位外圆的跳动≤0.015。
2.严格控制齿轮材料硬度和切削速度。齿轮材料的硬度直接影响齿轮的使用，在条件允许的情况下，被加工材料的硬度应尽可能控制在HB180-220范围内。工件材料的硬度大于HB240-260时，滚刀的磨损会明显上升，当走刀量过大时引起切削过程的冲击和振动也会过大，甚至折断刀齿进而造成齿轮表面加工质量的下降，应严格控制齿轮工件的材料。滚齿刀在切削塑性材料时由于切屑黏度较大，如果切削速度较慢切屑在滚齿刀前刀刃上产生停留，刀刃推挤切屑碾压齿轮加工面会使齿轮加工面产生鳞状毛刺，鳞状毛刺的深度与切削速度有关和齿轮的材质有，每种材质都对应着一个最佳切削速度，当切削速度合适时便可控制毛刺的产生。
3.减少齿距累积偏差，提高齿轮加工精度。齿距累积偏差主要是由几何偏心和运动偏心共同作用而产生的，利用合理的方法可以将几何偏心与运动偏心所产生的影响进行一定地抵消。这种合理的方法可按如下步骤进行：测方向，既是测出分度蜗轮的运动偏心方向，然后试切一件齿坯，对这个试切的齿坯进行一定地测量，既测出其公法线长度的最大值（蜗轮运动偏心方向）和最小值，做好标记A;测出齿坯的径向跳动，同时需要在径向跳动最大值方向上做好标记B;在安装齿坯时，应使A、B的方向恰好相反，通过将这两种偏心问题进行相互抵消、相互补偿来达到减小齿距累积偏差。
4.对于汽车齿轮等精度要求较高的齿轮，可采用近年来发展并成熟起来的滚齿-渗碳-淬火处理-磨齿工艺，用热后磨齿来消除滚齿误差、热处理变形等。在不增加磨齿机等设备投入的情况下，对于传统的滚齿-剃齿工艺，可通过选用合适的剃齿刀以及合理修磨剃齿刀来近一步提高精度，比如对于剃齿工艺经常出现的齿面中凹缺陷会极大影响齿轮啮合传动的噪音水平，对此可采用负变位剃齿刀或者将采用大圆弧法修磨剃齿刀补偿齿面中凹，提高齿轮精度。
四、结语
目前，我国齿轮钢基本满足使用和引进技术过程国产化的要求，而重型车传动齿轮及中重型车的后桥齿轮用钢，尚有待开发和生产。现阶段齿轮行业应通过市场竞争与整合，提高行业集中度;通过自主知识产权产品设计开发，形成一批车辆传动系（变速箱、驱动桥总成）牵头企业，用牵头企业的配套能力整合齿轮行业的能力与资源;实现专业化、网络化配套，形成大批有特色的工艺、有特色的产品和有快速反应能力的名牌企业;通过技改，实现现代化齿轮制造企业转型。
参考文献：
[1]时永丰.齿轮加工误差分析及加工质量提高方法[J].淮北职业技术学院学报，2011（1）
[2]李春玮.齿轮加工工艺分析[J].机械管理开发，2011（2）
[3]刘忠明.中国战略性新兴产业研究与发展-齿轮