齿轮轴是指支撑旋转部件并与之一起旋转以传递运动、扭矩或弯矩的机械部件。它通常是一个圆形金属棒的形状，每个部分可以有不同的直径。机器的旋转部件安装在轴上。它是现代机械中应用最广泛的传动部件之一。我国虽然是机械大国，但不是机械强国。特别是我国一些小企业过去仍在使用落后的机械设备，阻碍了机械制造业的发展。齿轮轴的类型很多，每种类型的齿轮轴都有自己的特点。因此，对齿轮轴的材料和加工工艺有严格的要求，以保证齿轮轴的质量。

传统齿轮轴加工存在的问题

据调查研究，我国大部分加工齿轮轴在安装和使用过程中，都会产生大量的噪声污染，对操作者造成一定程度的伤害。齿轮轴解体测量后，发现一系列问题：①观察振动痕迹现象。② 齿轮轴表面粗糙度值很大，造成噪声污染。③ 齿轮加工精度不够。

如何改进齿轮轴的加工工艺

提高齿轮轴加工工艺的方法是从齿轮轴材料、选择合适的毛坯落料、夹具、滚齿、选择合理的切削液等方面综合改进齿轮轴的加工工艺。

2.1齿轮轴材料

对于一些传统加工工艺中的齿轮轴材料，通常选用优质碳素结构钢中的45钢、合金钢中的40Cr、20CrMnTi等。这些材料质地比较好，使用寿命也比较长。

2.2选择合适的毛坯下料

目前齿轮轴的机械强度比较高，每个台阶的直径也比较大。为了减少材料消耗和机械加工的劳动，一般选用锻造毛坯。小齿轮轴也可制成整体毛坯；中、中型齿轮轴采用模锻；大型齿轮轴采用自由锻造。锻造毛坯应防止裂纹、晶粒不均匀等锻造缺陷。

2.3精车

对于齿轮轴的精加工，通常以齿轮轴两端的顶孔为标准，精加工是外部的。为了提高工作效率，保证加工质量，批量生产的齿轮轴一般采用数控车削。这样不仅可以提高加工效率，而且可以保证圆弧表面的质量。齿轮轴精加工后的零件可根据实际需要进行回火处理。如果设计不需要回火，可以直接进入滚齿加工。

2.4滚齿

滚齿工艺的改进主要从以下几个方面进行：

（1） 适当的进给速度。进给量主要取决于精加工过程中齿轮轴表面的粗糙度。在正常情况下，为了保证更高的生产效率，采用最大进给量。在粗加工过程中，由于机床、工件和滚刀系统的刚度不够强，滚刀刀架振动，限制了进给量的增加。因此，齿轮轴的表面必须光滑。

（2） 适当的切削量和切削速度。切削用量和切削速度主要取决于加工的模数、精度、夹具和材料等因素。对于精度高、模数小、材料较硬的齿轮，应采用高切削速度、小进给量；粗加工时，应采用低切削速度、大进给量；对于大螺旋角、大直径齿轮滚刀，应降低切削速度和进给量。

（3） 适当的走刀次数。齿轮轴孔型的数量由无齿轮确定表面粗糙度。在大多数情况下，齿轮的整个加工过程一般不超过三次。当机床的动力和刚度不够时，就需要采用两次粗走刀。在这两个粗糙的走刀中，走刀的数量是不均匀的。每粗刀取两个值，待刀具完成后等待两次粗加工，再次进行精加工。滚刀的侧边可用于精加工过程中的切削。最后，滚齿后，是磨齿。对于磨齿，通常采用一次进给加工，提高了工作效率，保证了齿轮轴的质量。

2.5夹具

一般来说，夹具安装的精度与齿轮轴的精度有关。在齿轮轴滚齿加工中起着重要作用。

（1） 把齿轮轴夹在滚齿机上。安装齿轮轴时，检查齿轮上圆线与刀架垂直平行线之间的误差。通常用百分表在90度方向检测；用千分表对齿顶圆的径向跳动量和参考轴颈表进行检查。

（2） 在滚齿机上安装齿坯。装夹齿坯前，应先将零件上的油脂和污垢清理干净。为了保证工件夹紧的精度，工件的基准面应向下。当与支撑面结合时，中间不得使用铜皮或铜皮。夹紧齿坯时，压入面应穿过支承面，不得挂在支承面上。使用适当的压紧力，以避免工件在冲压过程中变形。

（3） 合适的滚刀刀架。当刀架安装角度正好等于滚刀螺旋上升角时，只加工直齿圆柱齿轮。

2.6选择合理的切削液

每个齿轮轴材料不同，因此所需切削液也不同。切削液有其自身的优点。例如，对于40铬加工齿轮轴，应使用复合切削液。它主要具有以下功能：①切削液能及时冲走碎屑等脏物，避免加工过程中产生的碎屑和脏物不及时处理，溅到操作者身上或划伤加工表面的现象。② 增加清洁切削液的流量可以使加工后的齿面光滑，降低齿面粗糙度，降低噪声。③ 在齿轮轴滚齿加工过程中，通过在切削过程中注入切削液，在切削液的作用下，滚刀可以在一定的恒温下工作，避免了由于切削液具有润滑和冷却作用而使滚刀快速冷却和发热的现象。这样可以降低齿面粗糙度，延长滚刀的使用寿命。

2.7花键和齿的加工

花键的类型一般分为两种，一种是渐开线花键，另一种是矩形花键。为了获得更高的精度，通常最好研磨键齿。渐开线花键在机械工程中应用广泛，压力角一般为30度。对于小批量加工，可以依靠分度盘，用铣刀磨出。对于大批量加工时，配合加工，以两端中心为孔，用花键专用铣床加工。

在正常情况下，滚齿精度一般为7～9级。① 齿轮精度为7级。批量生产时，首先是滚齿、剃齿、高频感应加热淬火，最后按此顺序进行珩磨；小批量生产时，首先是滚齿、高频感应加热淬火，最后是磨齿按此顺序加工。② 当齿轮精度达到8级时，可先进行滚齿加工，加工完成后再进行珩磨。③ 当齿轮精度为9时，滚齿或插齿可以保证齿形的精度，效率较高（滚齿的运动精度高于插齿的运动精度）

总之，在加工齿轮轴时，应明确各零件在产品中的位置和作用，了解各种工艺，结合实际情况，找出最佳的工艺方法，以便在齿轮轴的加工工艺中采用最优化的工艺措施，从而保证齿轮轴的加工质量，延长齿轮轴的使用寿命，节约资源，促进社会经济发展。

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