眾所周知，在現(xiàn)代機(jī)械中，齒輪傳動(dòng)是最常用的一種，它是一種重要的基本元件。與其它傳動(dòng)方式（鏈、帶、液壓等）傳動(dòng)比較，其傳動(dòng)范圍大，傳動(dòng)效率高，傳動(dòng)精度高，壽命長(zhǎng)。因而，在很多機(jī)械設(shè)備中，齒輪傳動(dòng)是必不可少的，在機(jī)械中占有很大比例。

齒輪的設(shè)計(jì)和制造水平對(duì)機(jī)械的性能和品質(zhì)產(chǎn)生著很大的影響，比如在當(dāng)今汽車行業(yè)，一臺(tái)汽車的齒數(shù)一般為18-30個(gè)，而齒形的好壞對(duì)汽車的噪聲、平穩(wěn)性、壽命都有很大的影響。在工業(yè)生產(chǎn)中，美國(guó)、德國(guó)、日本等先進(jìn)的工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，都是齒輪加工技術(shù)和裝備的生產(chǎn)大國(guó)。所以，在工業(yè)發(fā)展中，齒輪的作用更為顯著，被視為工業(yè)化的標(biāo)志。因此，對(duì)齒輪的先進(jìn)工藝及其發(fā)展動(dòng)向進(jìn)行研究是十分必要的。

2齒形加工新進(jìn)展

一般認(rèn)為，齒輪加工的工藝流程包括材料準(zhǔn)備、齒坯加工、切齒、熱處理、齒面加工五個(gè)階段。齒形和熱處理后的精加工是齒輪生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，也是齒輪生產(chǎn)技術(shù)的重要組成部分。而齒輪加工技術(shù)的發(fā)展，主要體現(xiàn)在加工精度和加工效率的提升上。當(dāng)前，世界上許多國(guó)家都在致力于提高齒輪的生產(chǎn)技術(shù)和機(jī)械設(shè)備。

2.1滾齒硬齒面工藝

在常規(guī)的加工方法中，硬齒面的加工必須先進(jìn)行齒面的磨削，但由于磨齒的加工效率較低，加工費(fèi)用較高，特別是對(duì)于某些大口徑、大模數(shù)的齒輪，加工起來(lái)比較困難，因此自八十年代以來(lái)，國(guó)內(nèi)外的公司都開(kāi)始使用硬齒面刮削法來(lái)加工硬齒（40~65 HRC）。

硬齒面滾齒技術(shù)又稱為刮齒加工，該技術(shù)使用一種專用的硬質(zhì)合金滾刀，將HRC58-62齒面經(jīng)滲碳處理后，表面硬度為HRC58-62，其磨削精度可達(dá)7級(jí)。該工藝可以對(duì)任意螺旋角、模數(shù)為1~40 mm的齒輪進(jìn)行切削。對(duì)于一般精度（6~7）的硬齒面齒輪，通常采用“滾磨-熱處理-刮削”工藝，在同一個(gè)滾齒機(jī)上進(jìn)行粗、精加工。對(duì)于具有高表面粗糙度的齒輪，可以在刮除后安排珩齒。對(duì)高精密齒輪，采用“滾-熱處理-刮削-研磨”的方法，刮削作半精加工過(guò)程取代了粗磨，去除了齒輪的熱處理變形，保留了較少的磨削空間，節(jié)省了1/2~5/6的磨削工時(shí)，取得了很好的經(jīng)濟(jì)效益。大模數(shù)大、直徑大、寬度大的淬硬齒，由于沒(méi)有相應(yīng)的大型磨齒機(jī)，通常只能進(jìn)行刮齒。

硬齒面的最大特點(diǎn)是其工作效率是磨齒的5~6倍，此外，還可以對(duì)經(jīng)熱處理后的滲碳淬火齒輪進(jìn)行磨齒之前的修整，既能消除齒面的變形，又能確保磨齒加工時(shí)的平滑，又能提高磨削效率，確保磨齒設(shè)備的精確性。

在齒輪加工過(guò)程中，由于高溫會(huì)加速刀具的磨損和容易崩刀，因此在齒輪的加工中，溫度的控制是非常關(guān)鍵的。因此，必須采用金屬加工液進(jìn)行冷卻，并在清洗工具和工件上的切削時(shí)，可以改善工具的使用壽命，并使工件的表面加工變得粗糙。通常選擇KR-C20等特殊的切削油作為冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)，并對(duì)其進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼扯瓤刂?，并使用?yōu)良的環(huán)境保護(hù)材料，以達(dá)到冷卻、清潔、潤(rùn)滑等目的。

2.2干式切割工藝

干切削是目前金屬切削技術(shù)發(fā)展的一個(gè)方向，也就是不含油脂的切削。從80年代起，由于機(jī)床及刀具材料的限制，這一技術(shù)發(fā)展較慢，最近十多年來(lái)，由于機(jī)床設(shè)計(jì)、硬質(zhì)合金刀具、表面涂層技術(shù)、陶瓷刀具、工藝?yán)碚摰鹊牟粩喟l(fā)展，使得生產(chǎn)效率得到了極大的提高，表面質(zhì)量得到了明顯的改善，生產(chǎn)成本也隨之降低。

高速干切削是在不冷卻的情況下，以很高的切削速度進(jìn)行切削。在高速干燥切割時(shí)，應(yīng)選擇合適的切割工藝。首先，利用高速切削加工，使刀具與工件之間的接觸時(shí)間最短，然后利用壓縮空氣等方法去除切屑，從而達(dá)到控制工作區(qū)內(nèi)溫度的目的。結(jié)果表明，合理設(shè)定切削參數(shù)后，80%的切削熱可以通過(guò)切屑帶走。

高速干切削技術(shù)的應(yīng)用，不但使機(jī)械結(jié)構(gòu)更加緊湊，同時(shí)也大大改善了生產(chǎn)環(huán)境，減少了生產(chǎn)成本。在齒輪加工中，為了延長(zhǎng)刀具壽命和提高工件質(zhì)量，可以采用10~1000 ml的潤(rùn)滑油對(duì)齒輪進(jìn)行微量潤(rùn)滑。該工藝所產(chǎn)生的切屑可視為干切屑，其精度、表面質(zhì)量、內(nèi)應(yīng)力等均不會(huì)受到極少量潤(rùn)滑油的影響。

數(shù)據(jù)[]表明，在美國(guó)，日本和德國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家，使用干切削加工的成本約為常規(guī)加工的70%。根據(jù)美國(guó)公司的數(shù)據(jù)，在中央冷卻系統(tǒng)中，切削液的使用占據(jù)了14%-16%的成本，而刀具的價(jià)格僅為2%-4%。經(jīng)計(jì)算，若將切削過(guò)程中的20%采用干法，則可使生產(chǎn)成本減少1.6%。干切工藝的優(yōu)點(diǎn)也體現(xiàn)在零件的表面質(zhì)量和幾何精度上。國(guó)外數(shù)據(jù)顯示，干切加工后的工件表面粗糙度可減少約40%，其對(duì)資源和環(huán)境的影響也不容忽視。德國(guó)是世界上最先進(jìn)的高速干法切削技術(shù)，目前國(guó)內(nèi)8%以上的公司都在使用干法，說(shuō)明高速干法是今后的發(fā)展趨勢(shì)。

可以預(yù)計(jì)，在滾齒、插齒、成型磨等加工行業(yè)中，干切削技術(shù)的應(yīng)用前景非常廣闊。

2.3齒輪的無(wú)屑化處理

與傳統(tǒng)的滾齒、插齒、剃齒和磨齒等齒形形成不同，無(wú)齒加工是通過(guò)金屬的塑性變形和粉末燒結(jié)來(lái)完成齒形零件的成形和改善。這種工藝可分為兩種，一種是將工件在常溫下進(jìn)行冷成型，另一種是將其加熱至約1000攝氏度的熱態(tài)成型。冷鍛工藝包括冷軋、冷鍛等.后者包括熱軋、精密模鍛、粉末冶金等.

采用無(wú)屑加工的齒輪，能將材料的使用率從40~50%提升至80~95%，并能使生產(chǎn)效率成倍增加。但是由于模具的強(qiáng)度所限，目前只能對(duì)模數(shù)較低的齒輪和其它帶齒的零件進(jìn)行加工，而對(duì)于精度要求高的齒輪，則在使用無(wú)屑機(jī)加工后，仍然要進(jìn)行精整。無(wú)屑加工齒輪必須使用專門的工藝設(shè)備，且初期投入巨大，僅當(dāng)生產(chǎn)批量達(dá)到10000臺(tái)時(shí)，其生產(chǎn)成本就會(huì)大幅下降。

3種齒輪的潤(rùn)滑技術(shù)開(kāi)發(fā)

現(xiàn)代切削加工和潤(rùn)滑技術(shù)的發(fā)展總是與加工設(shè)備和工藝的發(fā)展緊密相關(guān)，隨著設(shè)備和工藝的發(fā)展，潤(rùn)滑介質(zhì)也在不斷的改進(jìn)。

在傳統(tǒng)的齒輪加工中，切削液是過(guò)去數(shù)十年來(lái)的主要技術(shù)。傳統(tǒng)的切削潤(rùn)滑技術(shù)主要是利用油基切削液和水基切削液來(lái)潤(rùn)滑和冷卻刀具，并具有排屑、防銹的功能。

近幾年，隨著環(huán)境和資源的日益緊張，各種新的切削技術(shù)取代了傳統(tǒng)的切削潤(rùn)滑技術(shù)，例如：無(wú)潤(rùn)滑的干切削技術(shù)、微量潤(rùn)滑技術(shù)、低溫冷風(fēng)切削技術(shù)等。

3.1微潤(rùn)滑工藝

為了提高切削效率，減少切削過(guò)程中的熱轉(zhuǎn)移與擴(kuò)散，需要采取低溫空氣（溫度低于-100℃）、微量潤(rùn)滑、高速切削等工藝措施來(lái)改善切削性能，減少切削過(guò)程中的損失。

與無(wú)油切削技術(shù)相比，微潤(rùn)滑技術(shù)通過(guò)引入冷卻潤(rùn)滑介質(zhì)，極大地改善了切削工況，擴(kuò)大了其應(yīng)用范圍。微潤(rùn)滑技術(shù)是將少量潤(rùn)滑油摻進(jìn)壓縮氣體中，以取代大量切削液對(duì)切削部位進(jìn)行潤(rùn)滑。MQL是一項(xiàng)高效的綠色生產(chǎn)工藝，其切削液以高速液滴方式輸送，使?jié)櫥橘|(zhì)滲透率增大，冷卻潤(rùn)滑效果明顯，工件表面處理質(zhì)量得到改善。微量潤(rùn)滑技術(shù)是將傳統(tǒng)的干、濕潤(rùn)滑技術(shù)相結(jié)合，將切削液的用量降至極小，只需普通切削液的萬(wàn)分之一，大大減少了冷卻液的成本，同時(shí)減少了對(duì)環(huán)境和人類的負(fù)荷，解決了加工過(guò)程中產(chǎn)生的廢液?jiǎn)栴}。德國(guó) Lubfix，德國(guó)福鳥(niǎo)，意大利科諾潤(rùn)滑，日本富士技研公司等。福特公司在汽車動(dòng)力系統(tǒng)部件上采用了微量潤(rùn)滑技術(shù)；Grob是一家設(shè)備生產(chǎn)商，它采用了一個(gè)或兩個(gè)管道的最小潤(rùn)滑系統(tǒng)來(lái)處理汽缸和齒輪箱；Guehring公司表示， MQL不但在經(jīng)濟(jì)性上優(yōu)于常規(guī)濕法，而且對(duì)切屑處理也有一定的幫助。

3.2低溫微潤(rùn)滑工藝

微量潤(rùn)滑通常不能達(dá)到預(yù)期的冷卻效果，由于加工部位的溫度過(guò)高，會(huì)對(duì)操作人員的安全造成一定的不利影響，比如，工件、刀具等會(huì)因溫度的變化而導(dǎo)致加工精度下降。為了提高制冷性能，發(fā)展了低溫微潤(rùn)滑技術(shù)。

低溫微潤(rùn)滑技術(shù)[]是在極少量潤(rùn)滑油（10毫升/小時(shí)至200毫升/小時(shí)）中，將低溫壓縮氣體（空氣、氮?dú)?、二氧化碳等）與極少量潤(rùn)滑油（10毫升/小時(shí)至200毫升/小時(shí)）混合，以形成微米大小的潤(rùn)滑介質(zhì)，并將其噴入加工區(qū)，潤(rùn)滑刀具與工件間的切削部分。它是一種低溫氣體冷卻、介質(zhì)潤(rùn)滑、高壓噴射技術(shù)相結(jié)合的新工藝，在高速切削過(guò)程中有著廣闊的應(yīng)用前景。

4齒輪潤(rùn)滑液的選用

目前，在齒輪加工中，主要采用的是油基切削液，而在某些粗加工方面，也采用了水基切削液。

常用的齒輪加工方法有：拉削、滾齒、插齒、剃齒、磨齒、珩齒等。在齒輪加工過(guò)程中，切削力和切削溫度對(duì)刀具的磨損起著重要作用，所以通過(guò)潤(rùn)滑和冷卻技術(shù)來(lái)降低切削溫度、改善切削摩擦狀況，進(jìn)而減小切削力，抑制刀具磨損，是進(jìn)一步提高加工效率的重要技術(shù)手段。

在齒輪加工潤(rùn)滑介質(zhì)的選擇中，選擇合適的粘度和潤(rùn)滑性能是至關(guān)重要的，滾齒、插齒等一般采用高粘度的潤(rùn)滑，剃齒、磨齒等加工時(shí)，應(yīng)選用粘度小的，以達(dá)到最佳的潤(rùn)滑效果。另外，在選用產(chǎn)品時(shí)，還要考慮顏色、氣味、油污等，選用對(duì)環(huán)境和人類健康有益的商品。

針對(duì)水基切削液，應(yīng)著重考慮其穩(wěn)定性、潤(rùn)滑性、防銹性和生物穩(wěn)定性，并針對(duì)不同的加工條件，選用適合的水基切削液。另外，在使用過(guò)程中，要注意保護(hù)環(huán)境、安全，不能使用亞硝酸鹽，有機(jī)酚類，重金屬，二惡英等，以確?，F(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的身體健康。

不管是油基還是水基的金屬加工，都要滿足加工過(guò)程中的潤(rùn)滑、冷卻等方面的需求，而且還要滿足環(huán)保、安全等方面的需求，所以，技術(shù)的發(fā)展就顯得尤為重要。南京科潤(rùn)工業(yè)介質(zhì)有限公司，始終堅(jiān)持技術(shù)創(chuàng)新與發(fā)展，始終重視質(zhì)量與環(huán)境相適應(yīng)，致力于在齒輪加工中實(shí)現(xiàn)綠色潤(rùn)滑。

5結(jié)論

隨著新設(shè)備、新工藝、新技術(shù)的引進(jìn)和自主開(kāi)發(fā)，我國(guó)齒輪加工行業(yè)必將得到長(zhǎng)足進(jìn)步。

作為工業(yè)發(fā)展的必然選擇，發(fā)展齒輪加工技術(shù)，提升其生產(chǎn)水平，對(duì)于提升國(guó)內(nèi)齒輪制造的國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，有著十分重要的作用。