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中国齿轮论坛(中国离齿轮制造强国还有多远？)

随着我国装备制造业的快速发展，齿轮作为机械设备中传递动力的必不可少的通用零部件，已广泛应用于金属切削机床、航空空、电力系统、冶金机械、农业机械、运输机械等现代工业设备中。

一、中国齿轮的发展现状

目前我国齿轮行业大而不强，结构性矛盾突出，低端齿轮产能巨大，高端齿轮产能不足。高端齿轮的生产技术与国外相比还有很大差距。因此，随着我国从齿轮制造大国向强国迈进，齿轮行业对齿轮钢的品种和质量提出了更高的要求。比如特殊和特殊的传动齿轮，未来会有很大的市场，比如非圆齿轮，小模数齿轮等。，对齿轮钢要求更高，而且需求量不小。一些高级汽车传动齿轮由不锈钢制成，因此随着汽车工业的发展，相关的齿轮钢产品也应更新换代。

二、齿轮材料的基本要求

齿轮作为传动部件，在传递动力和变速过程中受力复杂多变，同时发生接触磨损。因此，对所用特殊钢的质量要求高而严格，不仅要有良好的强韧性、耐磨性，能很好地承受冲击、弯曲和接触应力，而且要求变形小、精度高，以降低噪音。

为了满足高端齿轮钢的要求，在钢中加入铝来细化晶粒进行强韧化，使钢具有良好的强韧性。钢中加入硫可以改善切削性能，满足工件高加工精度的要求。同时严格控制夹杂物，达到高纯度，保证高疲劳性能。但这种钢同时含有铝和硫，在钢中容易生成大量高熔点的Al2O3和Ca S夹杂物，影响钢水的纯净度，导致连铸过程中水口结瘤。石钢研究了“转炉→LF +VD→连铸”生产工艺下含硫、铝的钢水净化技术，保证了钢水的可浇性，开发出优质齿轮钢替代部分进口材料，满足了合资品牌汽车的需要。

三。优质齿轮的主要性能要求

优质齿轮钢主要表现在三个方面:末端硬化带窄，纯净度高，晶粒细小均匀。

(1)端部硬化带

端部淬透性的稳定性对齿轮钢的热处理变形有很大影响。淬透性带宽度越窄，离散度越小，更有利于齿轮加工和提高啮合精度。淬透性和淬透性带宽的控制主要取决于化学成分及其均匀性。淬透性确定后，淬透性的宽度对热处理变形影响很大。

(2)纯度

纯度主要是指氧含量和其他有害元素的减少。氧含量对齿轮疲劳寿命的影响越来越受到关注。为了提高纯净度，减少有害夹杂物，应限制齿轮钢中Ti的含量，因为过量的Ti容易在钢中形成颗粒大、边缘粗糙的Ti N，是疲劳裂纹的起源。

(3)粒度

晶粒度是齿轮钢的另一个重要指标，因为粗大的晶粒增加了渗层的浓度，导致脆性增加，产品强度降低，齿面容易剥落。如果出现混晶，可能会使老化牙间的热处理变形失去规律性，无法匹配。晶粒细化主要是通过添加一定量的晶粒细化元素和铝精炼钢来保证冶金中给定的成分。但实际产品的晶粒能否细化，取决于炼钢后的锻造、轧制和热处理工艺是否符合Al N的溶解析出规律，在齿轮钢的组织控制技术方面，细小的奥氏体晶粒对钢和产品的性能稳定性具有重要意义，是优质钢的基本属性。

四、齿轮加工

制造技术是获得高质量齿轮的关键。齿轮的工作条件决定了其结构、形状和精度等级的不同。另外，制造条件不同，所以齿轮的加工工艺也不同。但一般来说，齿轮加工可分为四个阶段:齿轮毛坯加工、齿面加工、热处理和齿面光整。

1.齿坯加工

齿轮的毛坯件主要是锻件、棒材或铸件，其中锻件使用最多。齿轮毛坯加工在整个齿轮加工过程中起着重要的作用。齿轮毛坯的内孔(或轴颈)、端面或外圆往往是齿轮加工、测量和装配的基准，齿轮毛坯的精度对齿轮的加工精度有重要影响。首先要对毛坯进行正火处理，改善其切割类型，方便切割。控制空白余量也很重要。余量过大会导致后续加工增加，生产效率降低。保证金太少；后续加工需要特别小心，保证齿轮的精度尺寸在设计范围内。

照片:牙齿空白

2.齿面加工

根据齿轮设计的要求，毛坯要加工成留有较多余量的毛坯形状。经过半精加工、车削、滚压、插齿，齿轮基本成型。齿面加工可分为成形加工和展成加工。

齿面形成方法:

齿面加工成形法是指利用成形刀具对工件进行加工。这种方法制造的齿轮精度低，只能在低速运动的环境下使用。成形常用的加工方法有铣齿、插齿、拉齿和磨齿，其中铣齿是最常用的方法。铣齿是指用成型的齿轮铣刀在铣床上直接切削齿轮的方法。铣齿的特点是加工方便，成本低，但生产率和精度都比较低。

齿面展成加工；

展成加工是指产生工件和刀具切削运动的方法。他利用齿轮副的啮合运动来切割齿廓。范成法常用的加工方法有滚齿、插齿、剃齿、珩齿和磨齿，其中以滚齿和插齿最常用。展成加工需要专业的齿轮加工机床，加工精度高。

滚齿:滚齿可以看作是没有啮合间隙的齿轮，齿条传动。滚齿每旋转一周，相当于齿条正向移动一个刀齿。滚齿加工是目前应用最广泛的齿轮加工方法。可加工渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮、棘轮、蜗轮、包络蜗杆，精度一般可达DIN4~7。目前先进的滚齿技术有多头滚齿、硬齿面滚齿、大型滚齿和高速滚齿。

插齿机:插齿机特别适合加工内齿轮和多齿轮。使用特殊的工具和附件，还可以加工无声链轮、棘轮、内外花键、齿形带轮、扇形齿轮、不完全齿形齿轮、特殊齿形联轴器、齿条、面齿轮和锥形齿轮。目前，先进的插齿技术有:多钻头插齿技术、微机数控插齿机、硬齿面插齿技术等。

3.热处理工艺

齿轮的热处理直接决定了齿轮齿的内部质量，热处理后的齿形加工和精加工是制造的关键，也反映了齿轮制造的水平。热处理的质量将直接影响齿轮的强度、精度、噪声和寿命。

4.结束

齿轮的不同工况和轮齿的不同失效形式，是确定齿轮强度计算准则、选择材料和热处理的基础。目前，工业上使用的齿轮精加工方法主要有剃齿、磨削、挤压、磨削和珩磨。

剃齿就是在剃齿刀上用剃齿刀剃齿。它带动被加工齿轮相对转动，通过齿面上的相对滑动，剃齿刀在齿面上切下一层薄薄的金属，完成齿轮的精加工。剃削的精度受到预剃精度的限制。剃齿生产效率高，适用于滚齿、插齿后的软齿面精加工。

磨齿就是用砂轮打磨齿面。磨齿可以磨削淬硬齿面，消除热处理变形，提高齿轮精度。根据所用砂轮的不同，可分为:(1)用锥形砂轮磨齿；(2)用蝶形砂轮磨齿；(3)用大平面砂轮磨齿；(4)用蜗轮磨齿；(5)用渐开线包络环面蜗杆砂轮磨齿；(6)用成型砂轮磨齿。

挤齿是用挤压轮挤压被加工齿轮的齿面，以提高齿轮的表面质量。主要适用于滚齿、插齿后齿面较软的齿轮的精加工。

而珩磨与剃齿基本相同，即把剃齿刀换成形状相同的珩磨轮，通过与齿面的相对滑动来抛光齿面，使被加工齿轮的齿面可以是软的，也可以是硬的。