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對齒輪軸加工的下料、切削、表面處理、熱處理等加工工藝進(jìn)行了具體的分析和探討，并對在生產(chǎn)實(shí)踐中驗(yàn)證過的能夠具體實(shí)施，并且能夠保證齒輪軸加工質(zhì)量以及加工效率的加工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的總結(jié)和論述，為工程機(jī)械及礦山機(jī)械齒輪軸的加工和生產(chǎn)提供了有力的技術(shù)支持，同時(shí)為齒輪軸的工藝改進(jìn)提供一定借鑒。
齒輪軸是工程機(jī)械及礦山機(jī)械中最重要的支撐回轉(zhuǎn)零件，能夠?qū)崿F(xiàn)齒輪及其它部件的回轉(zhuǎn)運(yùn)動。并且可以長距離傳遞力矩和動力，聚英機(jī)械加工的齒輪軸以傳動效率高、使用壽命長、結(jié)構(gòu)緊湊等優(yōu)點(diǎn)在工程機(jī)械及礦山機(jī)械行業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用
。
目前，隨著國內(nèi)經(jīng)濟(jì)的迅猛發(fā)展，基礎(chǔ)建設(shè)的擴(kuò)大，對工程機(jī)械及礦山機(jī)械的需求也會隨之出現(xiàn)一個(gè)新的浪潮。齒輪軸的材料選擇、熱處理的方式、機(jī)械加工的工裝夾具安裝、調(diào)整，滾齒工藝參數(shù)等對齒輪軸的加工質(zhì)量和壽命都非常重要。
工程機(jī)械及礦山機(jī)械中齒輪軸的加工工藝探析
為了討論的方便，本文選擇工程機(jī)械及礦山機(jī)械中的經(jīng)典輸入齒輪軸，即典型的階梯軸類零件，由花鍵、圓周面、圓弧面、軸肩、凹槽、環(huán)槽、齒輪以及其它不同形式的幾何表面及幾何實(shí)體構(gòu)成。齒輪軸的精度要求一般都比較高，加工難度比較大，所以必須對加工過程中的一些重要環(huán)節(jié)進(jìn)行正確的選擇和分析，如材料、漸開線外花鍵、基準(zhǔn)、齒形加工、熱處理等，才能確保齒輪軸的質(zhì)量和加工成本，下面對齒輪軸加工過程中的各種關(guān)鍵工藝進(jìn)行分析。
齒輪軸的材料選用
傳動機(jī)械中的齒輪軸通常采用的材料為優(yōu)質(zhì)碳素鋼中的45鋼、合金鋼中的40Cr、20CrMnTi、42Cr、20CrMnTi等。一般以滿足材料的強(qiáng)度要求，耐磨性能好，價(jià)格適當(dāng)為準(zhǔn)。
齒輪軸的毛坯加工工藝
由于齒輪軸的強(qiáng)度要求很高，采用圓鋼直接進(jìn)行機(jī)械加工消耗的材料和勞動量都比較大，所以通常采用鍛件作為坯料，尺寸較大的齒輪軸可以采用自由鍛；中小型尺寸的可以采用模鍛件；有時(shí)候部分較小的齒輪可以與軸一起做成整體毛坯。在進(jìn)行毛坯制造時(shí)，若鍛件毛坯為自由鍛件，其加工要遵循GB/T15826標(biāo)準(zhǔn)；若毛坯為模鍛件，則機(jī)械加工余量要遵循GB/T12362系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)。鍛件坯料要防止晶粒不均勻、龜裂、裂紋等鍛造缺陷，要按照國家或國際相關(guān)的鍛件評價(jià)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行檢測。
坯料的預(yù)備熱處理及粗車工藝
齒輪軸多的坯料多是優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼和合金鋼，為了增加材料硬度，便于加工，熱處理采用的正火熱處理，即：正火工藝，溫度960℃，空冷，硬度值保持HB170-207。正火熱處理還可以起到細(xì)化鍛件晶粒、均勻晶體組織，消除鍛造應(yīng)力的效果，為以后的熱處理打下了基礎(chǔ)。
粗車主要目的是切削坯體表面的加工余量，其主要表面的加工順序取決于零件訂位基準(zhǔn)的選擇。齒輪軸零件本身的特征和各個(gè)表面的精度要求都受訂位基準(zhǔn)影響，齒輪軸零件通常以軸線作為定位基準(zhǔn)，這樣既可以實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)統(tǒng)一，又能實(shí)現(xiàn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合。實(shí)際生產(chǎn)中將外圓作為定位粗基準(zhǔn)，將齒輪軸兩端的頂尖孔作為定位精基準(zhǔn)，將誤差控制在尺寸誤差的1/3到1/5。
毛坯在預(yù)備熱處理后進(jìn)行車削或銑削倆端面（按劃線找正），然后劃出兩端中心孔位置，并鉆出兩端中心孔，然后就可以粗車外圓。
精車外圓的加工工藝
精車的工藝流程為：以齒輪軸兩端的頂尖孔為基準(zhǔn)，對外圓進(jìn)行精車。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，齒輪軸都是成批量加工生產(chǎn)的，為了提高齒輪軸的加工效率和加工質(zhì)量，通常采用數(shù)控車削的方式，這樣可以通過程序來控制所有加工件的加工質(zhì)量，同時(shí)保證了批量加工的效率。
精車后的零件可以根據(jù)零件的工作環(huán)境和技術(shù)要求進(jìn)行選擇是否進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，這樣可以為以后的表面淬火和表面滲氮處理大小基礎(chǔ)，減小表面處理時(shí)的變形。如果設(shè)計(jì)要求不進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理，就可以直接進(jìn)入到滾齒工序。
齒輪軸齒部及花鍵部的加工工藝
對于工程機(jī)械及礦山機(jī)械的傳動系統(tǒng)來說，齒輪和花鍵是傳遞功率和力矩的關(guān)鍵部件，精度要求較高。齒輪通常采用7-9級精度，對于9級精度的齒輪，無論滾齒刀，還是插齒刀都能滿足齒輪要求，但滾齒刀的加工精度明顯高于插齒，效率也同樣如此；對于8級精度要求的齒輪，可以先進(jìn)行滾齒或插齒加工，后進(jìn)行桁齒加工；對于7級高精度的齒輪，要根據(jù)批量大小的不同采用不同的加工工藝，如果是小批量或單件生產(chǎn)，可以按照滾（插）齒加工，然后通過高頻感應(yīng)加熱淬火以及其它表面處理方式，最后通過磨齒工藝達(dá)到精度要求；如果是大批量加工，則先進(jìn)行滾齒加工，再進(jìn)行剃齒，然后進(jìn)行高頻感應(yīng)加熱淬火，最后進(jìn)行珩磨加工。對于有淬火要求的齒輪，要在其圖紙要求的加工精度等級上提高一級進(jìn)行加工，淬火后精度稍有下降，才符合圖紙要求。
齒輪軸的花鍵一般有矩形花鍵和漸開線花鍵兩種類型，對精度要求高的花鍵要采用滾鍵齒和磨鍵齒。目前工程機(jī)械及礦山機(jī)械領(lǐng)域的使用最多的是漸開線花鍵，多采用30°壓力角，而大批量的齒輪軸花鍵的加工工藝比較繁瑣，需要使用專用的銑床進(jìn)行加工；小批量的加工可以使用分度盤，由專門的技術(shù)人員用銑床進(jìn)行加工。
齒面滲碳或重要表面淬火處理工藝探討
齒輪軸表面及重要的軸徑表面通常都要求進(jìn)行表面處理，表面處理的方式包括滲碳處理和表面淬火。表面淬火和滲碳處理的目的是為了使軸表面具有更高的硬度和耐磨性，滲碳處理的滲碳層深度一般為1.1-1.7mm，滲碳后的齒輪軸芯部仍然保持一定的強(qiáng)度、韌性和塑性，通常花鍵齒部位、凹槽部位等不需要進(jìn)行表面處理，而且需要進(jìn)一步加工，所以在進(jìn)行滲碳或表面淬火前涂抹涂料，在表面處理完成后輕輕敲擊后脫落，淬火處理要注意控制溫度、冷卻速度、冷卻介質(zhì)等因素的影響，淬火完成要要檢查是否彎曲變形，變形較大的需要進(jìn)行去應(yīng)力處理，放置再次變形。
中心孔研磨及其它重要表面精加工工藝分析
齒輪軸經(jīng)過表面處理后需要對兩端的頂尖孔進(jìn)行研磨，并將研磨后的表面作為精基準(zhǔn)，對其它重要的外面表面及端面進(jìn)行磨削。同樣，以兩端頂尖孔作為精基準(zhǔn)，對凹槽附近的重要表面進(jìn)行精加工，直至滿足圖紙要求。
齒面的精加工工藝分析
齒面的精加工同樣是以兩端的頂尖孔作為精加工基準(zhǔn)，對齒面等部位進(jìn)行磨削，直到最終滿足精度要求為止。
綜合而言，工程機(jī)械及礦山機(jī)械的齒輪軸加工工藝路線為：
下料-鍛造-正火- 粗車-精車-粗滾齒-精滾齒-銑花鍵-去毛刺-表面淬火或滲碳-中心孔研磨-重要外圓表面及端面磨削-車削凹槽附近重要外圓表面-磨齒- 成品檢驗(yàn)入庫。
結(jié) 論
齒輪軸的加工工藝對齒輪軸的質(zhì)量影響極大，每個(gè)齒輪軸工藝的編寫與其在產(chǎn)品中位置、作用以及其相關(guān)零件的位置都有著極為重要的關(guān)系，所以為了保證齒輪軸的加工質(zhì)量，需要擬定最優(yōu)的加工工藝。根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)，對齒輪軸的加工工藝進(jìn)行了具體的分析，通過對齒輪軸加工材料選擇、表面處理、熱處理、切削加工工藝的詳細(xì)探討，總結(jié)出生產(chǎn)實(shí)踐中保證齒輪軸加工質(zhì)量和加工效率條件下的最優(yōu)加工工藝，對齒輪軸的加工提供了重要的技術(shù)支撐，同時(shí)為其它類似產(chǎn)品的加工提供了很好的借鑒。
經(jīng)過實(shí)踐總結(jié)，目前齒輪軸的工藝路線及工藝要求就如上所示，但伴隨著現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展，新工藝、新技術(shù)不斷的出現(xiàn)和應(yīng)用，舊工藝不斷的被改良、被實(shí)施，齒輪軸的加工工藝也在不斷的發(fā)生變化。聚英機(jī)械也不斷的推陳出新，改良工藝、提升機(jī)械使用性能，目前聚英機(jī)械的齒輪精度可達(dá)5級精度。如因客戶的特殊工藝要求，我們也有專業(yè)的研發(fā)人員共同控討新方向，以力求達(dá)到更高的要求來滿足客戶的需求，聚英機(jī)械精密齒輪及齒輪軸制造商是您最親密的合作伙伴。
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