齒輪軸是指支撐旋轉部件并與之一起旋轉以傳遞運動(dòng)、扭矩或彎矩的機械部件。它通常是一個(gè)圓形金屬棒的形狀，每個(gè)部分可以有不同的直徑。機器的旋轉部件安裝在軸上。它是現代機械中應用最廣泛的傳動(dòng)部件之一。我國雖然是機械大國，但不是機械強國。特別是我國一些小企業(yè)過(guò)去仍在使用落后的機械設備，阻礙了機械制造業(yè)的發(fā)展。齒輪軸的類(lèi)型很多，每種類(lèi)型的齒輪軸都有自己的特點(diǎn)。因此，對齒輪軸的材料和加工工藝有嚴格的要求，以保證齒輪軸的質(zhì)量。

傳統齒輪軸加工存在的問(wèn)題

據調查研究，我國大部分加工齒輪軸在安裝和使用過(guò)程中，都會(huì )產(chǎn)生大量的噪聲污染，對操作者造成一定程度的傷害。齒輪軸解體測量后，發(fā)現一系列問(wèn)題：①觀(guān)察振動(dòng)痕跡現象。② 齒輪軸表面粗糙度值很大，造成噪聲污染。③ 齒輪加工精度不夠。

如何改進(jìn)齒輪軸的加工工藝

提高齒輪軸加工工藝的方法是從齒輪軸材料、選擇合適的毛坯落料、夾具、滾齒、選擇合理的切削液等方面綜合改進(jìn)齒輪軸的加工工藝。

2.1齒輪軸材料

對于一些傳統加工工藝中的齒輪軸材料，通常選用優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼中的45鋼、合金鋼中的40Cr、20CrMnTi等。這些材料質(zhì)地比較好，使用壽命也比較長(cháng)。

2.2選擇合適的毛坯下料

目前齒輪軸的機械強度比較高，每個(gè)臺階的直徑也比較大。為了減少材料消耗和機械加工的勞動(dòng)，一般選用鍛造毛坯。小齒輪軸也可制成整體毛坯；中、中型齒輪軸采用模鍛；大型齒輪軸采用自由鍛造。鍛造毛坯應防止裂紋、晶粒不均勻等鍛造缺陷。

2.3精車(chē)

對于齒輪軸的精加工，通常以齒輪軸兩端的頂孔為標準，精加工是外部的。為了提高工作效率，保證加工質(zhì)量，批量生產(chǎn)的齒輪軸一般采用數控車(chē)削。這樣不僅可以提高加工效率，而且可以保證圓弧表面的質(zhì)量。齒輪軸精加工后的零件可根據實(shí)際需要進(jìn)行回火處理。如果設計不需要回火，可以直接進(jìn)入滾齒加工。

2.4滾齒

滾齒工藝的改進(jìn)主要從以下幾個(gè)方面進(jìn)行：

（1） 適當的進(jìn)給速度。進(jìn)給量主要取決于精加工過(guò)程中齒輪軸表面的粗糙度。在正常情況下，為了保證更高的生產(chǎn)效率，采用最大進(jìn)給量。在粗加工過(guò)程中，由于機床、工件和滾刀系統的剛度不夠強，滾刀刀架振動(dòng)，限制了進(jìn)給量的增加。因此，齒輪軸的表面必須光滑。

（2） 適當的切削量和切削速度。切削用量和切削速度主要取決于加工的模數、精度、夾具和材料等因素。對于精度高、模數小、材料較硬的齒輪，應采用高切削速度、小進(jìn)給量；粗加工時(shí)，應采用低切削速度、大進(jìn)給量；對于大螺旋角、大直徑齒輪滾刀，應降低切削速度和進(jìn)給量。

（3） 適當的走刀次數。齒輪軸孔型的數量由無(wú)齒輪確定表面粗糙度。在大多數情況下，齒輪的整個(gè)加工過(guò)程一般不超過(guò)三次。當機床的動(dòng)力和剛度不夠時(shí)，就需要采用兩次粗走刀。在這兩個(gè)粗糙的走刀中，走刀的數量是不均勻的。每粗刀取兩個(gè)值，待刀具完成后等待兩次粗加工，再次進(jìn)行精加工。滾刀的側邊可用于精加工過(guò)程中的切削。最后，滾齒后，是磨齒。對于磨齒，通常采用一次進(jìn)給加工，提高了工作效率，保證了齒輪軸的質(zhì)量。

2.5夾具

一般來(lái)說(shuō)，夾具安裝的精度與齒輪軸的精度有關(guān)。在齒輪軸滾齒加工中起著(zhù)重要作用。

（1） 把齒輪軸夾在滾齒機上。安裝齒輪軸時(shí)，檢查齒輪上圓線(xiàn)與刀架垂直平行線(xiàn)之間的誤差。通常用百分表在90度方向檢測；用千分表對齒頂圓的徑向跳動(dòng)量和參考軸頸表進(jìn)行檢查。

（2） 在滾齒機上安裝齒坯。裝夾齒坯前，應先將零件上的油脂和污垢清理干凈。為了保證工件夾緊的精度，工件的基準面應向下。當與支撐面結合時(shí)，中間不得使用銅皮或銅皮。夾緊齒坯時(shí)，壓入面應穿過(guò)支承面，不得掛在支承面上。使用適當的壓緊力，以避免工件在沖壓過(guò)程中變形。

（3） 合適的滾刀刀架。當刀架安裝角度正好等于滾刀螺旋上升角時(shí)，只加工直齒圓柱齒輪。

2.6選擇合理的切削液

每個(gè)齒輪軸材料不同，因此所需切削液也不同。切削液有其自身的優(yōu)點(diǎn)。例如，對于40鉻加工齒輪軸，應使用復合切削液。它主要具有以下功能：①切削液能及時(shí)沖走碎屑等臟物，避免加工過(guò)程中產(chǎn)生的碎屑和臟物不及時(shí)處理，濺到操作者身上或劃傷加工表面的現象。② 增加清潔切削液的流量可以使加工后的齒面光滑，降低齒面粗糙度，降低噪聲。③ 在齒輪軸滾齒加工過(guò)程中，通過(guò)在切削過(guò)程中注入切削液，在切削液的作用下，滾刀可以在一定的恒溫下工作，避免了由于切削液具有潤滑和冷卻作用而使滾刀快速冷卻和發(fā)熱的現象。這樣可以降低齒面粗糙度，延長(cháng)滾刀的使用壽命。

2.7花鍵和齒的加工

花鍵的類(lèi)型一般分為兩種，一種是漸開(kāi)線(xiàn)花鍵，另一種是矩形花鍵。為了獲得更高的精度，通常最好研磨鍵齒。漸開(kāi)線(xiàn)花鍵在機械工程中應用廣泛，壓力角一般為30度。對于小批量加工，可以依靠分度盤(pán)，用銑刀磨出。對于大批量加工時(shí)，配合加工，以?xún)啥酥行臑榭?，用花鍵專(zhuān)用銑床加工。

在正常情況下，滾齒精度一般為7～9級。① 齒輪精度為7級。批量生產(chǎn)時(shí)，首先是滾齒、剃齒、高頻感應加熱淬火，最后按此順序進(jìn)行珩磨；小批量生產(chǎn)時(shí)，首先是滾齒、高頻感應加熱淬火，最后是磨齒按此順序加工。② 當齒輪精度達到8級時(shí)，可先進(jìn)行滾齒加工，加工完成后再進(jìn)行珩磨。③ 當齒輪精度為9時(shí)，滾齒或插齒可以保證齒形的精度，效率較高（滾齒的運動(dòng)精度高于插齒的運動(dòng)精度）

總之，在加工齒輪軸時(shí)，應明確各零件在產(chǎn)品中的位置和作用，了解各種工藝，結合實(shí)際情況，找出最佳的工藝方法，以便在齒輪軸的加工工藝中采用最優(yōu)化的工藝措施，從而保證齒輪軸的加工質(zhì)量，延長(cháng)齒輪軸的使用壽命，節約資源，促進(jìn)社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展。

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