齒輪軸是指支撐旋轉部件并與之一起旋轉以傳遞運動、扭矩或彎矩的機械部件。它通常是一個圓形金屬棒的形狀，每個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過去仍在使用落后的機械設備，阻礙了機械制造業的發展。齒輪軸的類型很多，每種類型的齒輪軸都有自己的特點。因此，對齒輪軸的材料和加工工藝有嚴格的要求，以保證齒輪軸的質量。

傳統齒輪軸加工存在的問題

據調查研究，我國大部分加工齒輪軸在安裝和使用過程中，都會產生大量的噪聲污染，對操作者造成一定程度的傷害。齒輪軸解體測量后，發現一系列問題：①觀察振動痕跡現象。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，通常選用優質碳素結構鋼中的45鋼、合金鋼中的40Cr、20CrMnTi等。這些材料質地比較好，使用壽命也比較長。

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，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

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，保證加工質量，批量生產的齒輪軸一般采用數控車削。這樣不僅可以提高加工效率，而且可以保證圓弧表面的質量。齒輪軸精加工后的零件可根據實際需要進行回火處理。如果設計不需要回火，可以直接進入滾齒加工。

2.4滾齒

滾齒工藝的改進主要從以下幾個方面進行：

（1） 適當的進給速度。進給量主要取決于精加工過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效率，采用最大進給量。在粗加工過程中，由于機床、工件和滾刀系統的剛度不夠強，滾刀刀架振動，限制了進給量的增加。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、小進給量；粗加工時，應采用低切削速度、大進給量；對于大螺旋角、大直徑齒輪滾刀，應降低切削速度和進給量。

（3） 適當的走刀次數。齒輪軸孔型的數量由無齒輪確定表面粗糙度。在大多數情況下，齒輪的整個加工過程一般不超過三次。當機床的動力和剛度不夠時，就需要采用兩次粗走刀。在這兩個粗糙的走刀中，走刀的數量是不均勻的。每粗刀取兩個值，待刀具完成后等待兩次粗加工，再次進行精加工。滾刀的側邊可用于精加工過程中的切削。最后，滾齒后，是磨齒。對于磨齒，通常采用一次進給加工，提高了工作效率，保證了齒輪軸的質量。

2.5夾具

一般來說，夾具安裝的精度與齒輪軸的精度有關。在齒輪軸滾齒加工中起著重要作用。

（1） 把齒輪軸夾在滾齒機上。安裝齒輪軸時，檢查齒輪上圓線與刀架垂直平行線之間的誤差。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量和參考軸頸表進行檢查。

（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，中間不得使用銅皮或銅皮。夾緊齒坯時，壓入面應穿過支承面，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，只加工直齒圓柱齒輪。

2.6選擇合理的切削液

每個齒輪軸材料不同，因此所需切削液也不同。切削液有其自身的優點。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切削液能及時沖走碎屑等臟物，避免加工過程中產生的碎屑和臟物不及時處理，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程中，通過在切削過程中注入切削液，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熱的現象。這樣可以降低齒面粗糙度，延長滾刀的使用壽命。

2.7花鍵和齒的加工

花鍵的類型一般分為兩種，一種是漸開線花鍵，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。漸開線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，用銑刀磨出。對于大批量加工時，配合加工，以兩端中心為孔，用花鍵專用銑床加工。

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

總之，在加工齒輪軸時，應明確各零件在產品中的位置和作用，了解各種工藝，結合實際情況，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化的工藝措施，從而保證齒輪軸的加工質量，延長齒輪軸的使用壽命，節約資源，促進社會經濟發展。

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