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[摘 要]随着社会生产的发展， 作为机械传动主要零件之一的齿轮、越来越多的采用硬齿面、高精度、修形齿形、特形齿形等。这就给齿轮工艺提出了新的课题。近年来，国内外齿轮制造新技术的研发取得了很大进展。本文根据现代齿轮技术发展动态，分析了我国齿轮制造现状，并论述了我国齿轮技术的发展趋势及面临的主要问题。
[关键词]齿轮制造；工艺技术；新工艺；发展趋势
我们发现目前齿轮制造工艺技术无论从毛坯到生产制造过程、还是从工艺方法到产品精度的整个制造过程的制造理念都发生了深刻变化。了解这种发展、变化，对掌握我们国内的齿轮加工发展方向，促进本企业技术进步有着非常重要的现实意义。
中图分类号：TG61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0070-01
一、 我国齿轮制造技术现状
工艺制造技术是当代国际间科技竞争的热点，是高质量、高水平产品重要的技术保证。我国汽车齿轮及其零部件工业在工艺技术的应用和开发方面，同国际先进工艺技术之间有明显差距。表现在以下几方面。
1、齿坯及其加工精度
精锻、冷精锻、楔横轧、摆碾等先进锻造技术，在国外己广泛应用于汽车齿轮等金属零件，其单边余量均可控制在1mm以内，锻件几何尺寸精度高，内在质量好。国内汽车齿轮毛坯大部分为热模锻，单边余量只能控制在2～4mm 之间。在精密数控车床上加工的齿坯，国外定位基准面的端跳、径跳均能控制在0.02mm以内，我国只有少数汽车齿轮专业厂能达到此精度要求。
2、制齿设备与制齿工艺差距
齿轮专业厂制齿设备的组成比例大致为：滚齿机45%、插齿机25%、剃齿机20%、磨齿机10%。高速切削和精密切削是当今齿轮切削制造技术的发展趋势。
3、热处理工艺技术差距
从国内近几年行业的发展看出，齿轮内在质量有显著提高，齿面硬度达到技术要求（HRC58～HRC64）；有效硬化层或渗碳层深度稳定；金相组织良好。
二、我国齿轮制造新技术的发展趋势
1、毛坯原材化
毛坯是生产的基础，也是整个工艺设计的出发点。为了获得高性能的产品、减小热处理变形，我们要控制毛坯的金相组织等各项指标。目前普遍采用锻造毛坯，锻造后进行正火或等温正火等预热处理方法。在欧洲考察期间，我们注意到欧洲的齿轮生产厂家，包括知名厂家，很少用锻件毛坯，从齿轮轴、花键轴到盘形齿轮，甚至300mm以上直径的弧齿锥齿轮大多都采用圆钢下料。有的甚至不经下料，直接用几米长的圆钢在车床上完成齿坯加工后再截断。毛坯原材化可以降低成本和缩短生产周期。毛坯不经锻造，可以节约的成本包括锻打费、预热处理费、材料加热氧化损耗费、运输费等。直接采用原材料代替锻造毛坯，一般可节约毛坯费用20% 以上，生产周期可以缩短10 天左右。对于高精度的齿轮，毛坯原材化的前提是高品质的原材料和完备的热后加工手段。
2、再制造技术
齿轮加工机床设计开发过程中，应从全生命周期角度出发，充分考虑机床资源的循环重用，采用可拆卸回收性设计以及模块化设计等方法，便于机床报废后进行再制造及技术提升。齿轮加工机床具有较高的回收利用价值，可重用部件资源回收利用率较高，而且再制造成本较低，如再制造滚齿机成本仅为同种技术水平的新滚齿机的50～60%。通过再制造，机床大量零部件得以重用，避免制造这些零部件的过程（铸造、焊接、切削加工和热处理等）中的环境污染及资源、能源消耗，也避免了对这些零部件进行回收处理过程的资源消耗与环境污染。对齿轮加工机床进行综合性能提升后，实现了高质量、高精度、自动化加工，减少调整、加工和检验时间，加工精度稳定，废品率降低，生产成本减少，并实现加工过程的节能、降噪。
3、质量控制SPC 化
SPC（ Statistical Process Control） 是检测和控制工艺过程的一种方法，是为了用最小的费用成本，保证生产出精度具有高度一致性的产品。SPC通过检测制造过程收集加工数据进行统计分析，不受人为的主观因素影响，及时发现引起加工精度变化的根本原因。SPC可以预示是否需要调整加工过程，如调整工装夹具、改变工艺参数等。当检测点落在上警告线UWL和下警告线LWL之间时，说明生产过程稳定；当检测点落在上警告线UWL与上控制线UCL之间，或下警告线LWL与下控制线LCL之间时，说明加工系统出现问题，但仍可继续生产，需要加大检测频次；当检测点落上控制线UCL以上或下控制线LCL以下时，说明生产过程必须停下检查，寻找加工系统不稳定的原因，进行工艺参数调整等，从而保证生产出质量稳定的产品零件。
4、齿面精加工热后化
齿面精加工采用的工艺方法主要有剃齿、磨齿、珩齿、刮齿。除剃齿外，其他3种工艺方法都是在热后加工。但是剃齿调整方便、加工效率高，投资少，成本低，因此应用最广，是最主要的齿面精加工方法。但是剃齿不能进行硬态加工，为了消除热处理变形的影响，剃
齿一般要比产品精度高半级到一级。目前，剃齿虽然仍是非常重要的齿形精加工方法，但是越来越多地为磨齿、刮齿所代替。磨齿主要采用蜗杆砂轮磨和成形磨，刮齿是在热后再次对齿轮进行滚齿加工，热后加工成的齿轮精度即是零件的最终精度，不用担心热处理变形问题。这样可以减少为防止热处理变形而提高原材料（ 毛坯） 的成分、金相组织等的技术要求，降低毛坯成本和加工成本。
5、齿轮自动分选检技术
近年来，随着齿轮生产技术的发展，在齿轮生产过程中去除毛刺和防止磕碰的技术有了飞速的进步，即使如此解决毛刺和磕碰仍是齿轮生产中的一大难题，至今仍是变速器总成装配后由于毛刺、磕碰造成噪声而不得不返修的主要原因。从目前齿轮生产行业中看，为解决这一难题，一是在生产过程中尽量减少毛刺和磕碰的产生；二是在齿轮进入变速器装配前，如何检查出其毛刺和磕碰以免造成变速器总成的返修，以避免大量人力和物力的浪费。由于
齿轮的毛刺和磕碰在生产中要完全消除是很困难的，所以对齿轮的毛刺、磕碰的检查就显得尤为重要。在日本、美国等变速器齿轮生产厂家采用了一种齿轮自动分选检验机，它可以对成品齿轮自动进行跨棒距、齿圈径向跳动和磕碰的检验并进行自动分选，把不合格品自动剔出。除可进行跨棒距、齿圈径向跳动和磕碰的检验外还可进行齿轮的内孔和端面摆差的检验，同时对工件存在磕碰的部位打上印记以利于识别修复。这种齿轮自动检验机的应用为齿轮自动检测和质量管理开辟了新的途径，特别是对齿轮磕痕的自动检测对当今我们检查毛刺、磕碰是个很好的启发，这种设备目前在国内还是空白。
结语
齿轮技术正朝着高效、高精度及绿色制造方向发展。其中有的技术如干切滚齿工艺、螺旋锥齿轮的磨齿等，国内已有单位开发出该项技术并推向市场，但还有不少新技术在国内尚属空白，为此希望国内的制造厂家能关注国际上的新技术和发展动向，将国内齿轮的制造水平推向一个新的台阶
参考文献
[1] 陆晓星.热精锻直齿锥齿轮模具设计及仿真[D].山东大学，2011.
[2] 黄恺，李雷，郑权玉.基于加工中心的弧齿锥齿轮数控工艺研究[J].现代制造工程.2005（04）.
[3] 魏冰阳，杨宏斌，鄧效忠，方宗德.螺旋锥齿轮动态互研的机理与试验[J].中国机械工程.2007（06）.
[关键词]齿轮制造；工艺技术；新工艺；发展趋势
我们发现目前齿轮制造工艺技术无论从毛坯到生产制造过程、还是从工艺方法到产品精度的整个制造过程的制造理念都发生了深刻变化。了解这种发展、变化，对掌握我们国内的齿轮加工发展方向，促进本企业技术进步有着非常重要的现实意义。
中图分类号：TG61 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2014）35-0070-01
一、 我国齿轮制造技术现状
工艺制造技术是当代国际间科技竞争的热点，是高质量、高水平产品重要的技术保证。我国汽车齿轮及其零部件工业在工艺技术的应用和开发方面，同国际先进工艺技术之间有明显差距。表现在以下几方面。
1、齿坯及其加工精度
精锻、冷精锻、楔横轧、摆碾等先进锻造技术，在国外己广泛应用于汽车齿轮等金属零件，其单边余量均可控制在1mm以内，锻件几何尺寸精度高，内在质量好。国内汽车齿轮毛坯大部分为热模锻，单边余量只能控制在2～4mm 之间。在精密数控车床上加工的齿坯，国外定位基准面的端跳、径跳均能控制在0.02mm以内，我国只有少数汽车齿轮专业厂能达到此精度要求。
2、制齿设备与制齿工艺差距
齿轮专业厂制齿设备的组成比例大致为：滚齿机45%、插齿机25%、剃齿机20%、磨齿机10%。高速切削和精密切削是当今齿轮切削制造技术的发展趋势。
3、热处理工艺技术差距
从国内近几年行业的发展看出，齿轮内在质量有显著提高，齿面硬度达到技术要求（HRC58～HRC64）；有效硬化层或渗碳层深度稳定；金相组织良好。
二、我国齿轮制造新技术的发展趋势
1、毛坯原材化
毛坯是生产的基础，也是整个工艺设计的出发点。为了获得高性能的产品、减小热处理变形，我们要控制毛坯的金相组织等各项指标。目前普遍采用锻造毛坯，锻造后进行正火或等温正火等预热处理方法。在欧洲考察期间，我们注意到欧洲的齿轮生产厂家，包括知名厂家，很少用锻件毛坯，从齿轮轴、花键轴到盘形齿轮，甚至300mm以上直径的弧齿锥齿轮大多都采用圆钢下料。有的甚至不经下料，直接用几米长的圆钢在车床上完成齿坯加工后再截断。毛坯原材化可以降低成本和缩短生产周期。毛坯不经锻造，可以节约的成本包括锻打费、预热处理费、材料加热氧化损耗费、运输费等。直接采用原材料代替锻造毛坯，一般可节约毛坯费用20% 以上，生产周期可以缩短10 天左右。对于高精度的齿轮，毛坯原材化的前提是高品质的原材料和完备的热后加工手段。
2、再制造技术
齿轮加工机床设计开发过程中，应从全生命周期角度出发，充分考虑机床资源的循环重用，采用可拆卸回收性设计以及模块化设计等方法，便于机床报废后进行再制造及技术提升。齿轮加工机床具有较高的回收利用价值，可重用部件资源回收利用率较高，而且再制造成本较低，如再制造滚齿机成本仅为同种技术水平的新滚齿机的50～60%。通过再制造，机床大量零部件得以重用，避免制造这些零部件的过程（铸造、焊接、切削加工和热处理等）中的环境污染及资源、能源消耗，也避免了对这些零部件进行回收处理过程的资源消耗与环境污染。对齿轮加工机床进行综合性能提升后，实现了高质量、高精度、自动化加工，减少调整、加工和检验时间，加工精度稳定，废品率降低，生产成本减少，并实现加工过程的节能、降噪。
3、质量控制SPC 化
SPC（ Statistical Process Control） 是检测和控制工艺过程的一种方法，是为了用最小的费用成本，保证生产出精度具有高度一致性的产品。SPC通过检测制造过程收集加工数据进行统计分析，不受人为的主观因素影响，及时发现引起加工精度变化的根本原因。SPC可以预示是否需要调整加工过程，如调整工装夹具、改变工艺参数等。当检测点落在上警告线UWL和下警告线LWL之间时，说明生产过程稳定；当检测点落在上警告线UWL与上控制线UCL之间，或下警告线LWL与下控制线LCL之间时，说明加工系统出现问题，但仍可继续生产，需要加大检测频次；当检测点落上控制线UCL以上或下控制线LCL以下时，说明生产过程必须停下检查，寻找加工系统不稳定的原因，进行工艺参数调整等，从而保证生产出质量稳定的产品零件。
4、齿面精加工热后化
齿面精加工采用的工艺方法主要有剃齿、磨齿、珩齿、刮齿。除剃齿外，其他3种工艺方法都是在热后加工。但是剃齿调整方便、加工效率高，投资少，成本低，因此应用最广，是最主要的齿面精加工方法。但是剃齿不能进行硬态加工，为了消除热处理变形的影响，剃
齿一般要比产品精度高半级到一级。目前，剃齿虽然仍是非常重要的齿形精加工方法，但是越来越多地为磨齿、刮齿所代替。磨齿主要采用蜗杆砂轮磨和成形磨，刮齿是在热后再次对齿轮进行滚齿加工，热后加工成的齿轮精度即是零件的最终精度，不用担心热处理变形问题。这样可以减少为防止热处理变形而提高原材料（ 毛坯） 的成分、金相组织等的技术要求，降低毛坯成本和加工成本。
5、齿轮自动分选检技术
近年来，随着齿轮生产技术的发展，在齿轮生产过程中去除毛刺和防止磕碰的技术有了飞速的进步，即使如此解决毛刺和磕碰仍是齿轮生产中的一大难题，至今仍是变速器总成装配后由于毛刺、磕碰造成噪声而不得不返修的主要原因。从目前齿轮生产行业中看，为解决这一难题，一是在生产过程中尽量减少毛刺和磕碰的产生；二是在齿轮进入变速器装配前，如何检查出其毛刺和磕碰以免造成变速器总成的返修，以避免大量人力和物力的浪费。由于
齿轮的毛刺和磕碰在生产中要完全消除是很困难的，所以对齿轮的毛刺、磕碰的检查就显得尤为重要。在日本、美国等变速器齿轮生产厂家采用了一种齿轮自动分选检验机，它可以对成品齿轮自动进行跨棒距、齿圈径向跳动和磕碰的检验并进行自动分选，把不合格品自动剔出。除可进行跨棒距、齿圈径向跳动和磕碰的检验外还可进行齿轮的内孔和端面摆差的检验，同时对工件存在磕碰的部位打上印记以利于识别修复。这种齿轮自动检验机的应用为齿轮自动检测和质量管理开辟了新的途径，特别是对齿轮磕痕的自动检测对当今我们检查毛刺、磕碰是个很好的启发，这种设备目前在国内还是空白。
结语
齿轮技术正朝着高效、高精度及绿色制造方向发展。其中有的技术如干切滚齿工艺、螺旋锥齿轮的磨齿等，国内已有单位开发出该项技术并推向市场，但还有不少新技术在国内尚属空白，为此希望国内的制造厂家能关注国际上的新技术和发展动向，将国内齿轮的制造水平推向一个新的台阶
参考文献
[1] 陆晓星.热精锻直齿锥齿轮模具设计及仿真[D].山东大学，2011.
[2] 黄恺，李雷，郑权玉.基于加工中心的弧齿锥齿轮数控工艺研究[J].现代制造工程.2005（04）.
[3] 魏冰阳，杨宏斌，鄧效忠，方宗德.螺旋锥齿轮动态互研的机理与试验[J].中国机械工程.2007（06）.