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摘要：我国工业建设最近几年发展非常迅速，带动我国其它行业的不断进步。齿轮轴的主要作用是支撑回转零件，实现回转运动并传递转距和动力，具备传动效率高，结构紧凑和使用寿命长等一系列优点，是通用机械特别是工程机械传动中的重要零件之一。目前，随着国内拉动内需的启动，基础建设将掀起一个高潮，工程机械需求和产量也将再上一个台阶。齿轮轴加工材料、热处理方式、机械加工工艺过程的优化，将对齿轮轴的加工质量及寿命有着重要借鉴意义。
关键词：工程机械齿轮轴加工；工艺分析与优化
引言
科学技术的不断发展，创新，使得我国各行业有了新的发展空间和发展机遇。齿轮轴在机械设备当中具有着十分重要的作用，因此我们应该从多个方面来对齿轮轴的加工工艺进行优化和分析。通过对齿轮轴的加工材料选择、表面化学处理、热处理等措施进行具体的探讨，并通过生产中的实践来进行分析，从而研究出能够优化齿轮轴加工质量和加工效率的加工工艺，更好地发挥出齿轮轴的作用。
1工艺路线
常用的生产工艺是，先下料，再锻造，然后正火，再进行粗车处理，之后进行精车处理，后进行粗、精滚轮处理，再铣花键、去毛刺，然后进行渗碳和淬火，再较直，后进行研磨中心孔，然后在磨表面及端面，之后磨齿，最后全面检查入库。整个工艺工序较多、繁杂，需要进行精细化的处理。但是可以随着新技术的不断发明出现，对以上的工艺进行不断的优化和改进，可以在生产实践中不断摸索，不断改善，最后以提高齿轮轴的加工质量和加工效率，生成出优质的齿轮轴，以提高机械设备的使用寿命和生成量。
2齿轮轴加工工艺分析及优化
2.1零件结构分析
齿轮轴对精度具有较高的要求，需要在齿轮轴加工时注意相关问题。具体包括齿轮轴的材料基准热处理、以及齿型加工等方面要进行正确的选择和分析，从而确保能够提高齿轮轴的加工质量。以输入齿轮轴为例，其外圆表面尺寸的公差多数都可以控制在±0.01mm以内，而表面的粗糙度，则主要为Ra3.2-0.8μm，位置精度一般为尺寸精度数值的三分之一到五分之一，齿轮的精度等级则为7-5级。加工前需要了解齿轴的各项技术要求和结构工艺性，按照图纸要求的定位基准合理安排加工顺序。
2.2选择适当的材料
选择合适的材料是完成齿轮轴加工的基础，常用齿轮轴通常可以选择优质碳素结构中的45钢以及一些优质的合金钢。比如，可以选择低碳合金钢来加工装载机的输入齿轮轴。
2.3预备热处理及粗车
齿轮轴多为含碳量低于0.5％的优质碳素结构钢或合金钢，为避免其切削时因硬度过低而粘刀，安排的热处理为正火，以本输入齿轮轴为例，正火工艺为温度960℃，空冷，硬度值为HB170-207，正火还能细化锻件晶粒、均匀组织，消除锻造应力，为以后的热处理做准备。齿轮轴主要表面的加工顺序，在很大程度上取决于定位基准的选择。齿轮轴零件本身的结构特征和齿轮轴上各主要表面的位置精度要求，决定了以轴线为定位基准是最理想的，基准统一，又与设计基准重合。一般以外圆为粗基准，以齿轮轴两端的顶尖孔为精基准，基准的公差应控制在尺寸公差的1/3-1/5。预备热处理后的毛坯经车削或铣削两端面（按划线找正）、划两端中心孔位置、钻出两端中心孔，即可粗车外圆。
2.4涂层技术在齿轮粗加工刀具中的应用
齿轮粗加工采用的传统滚刀材质为高速钢，所以，直接提高切削速度会导致滚刀磨损加快的问题。近几年，随着涂层技术的发展成熟，TiN、TiNC涂层的高速钢滚刀涂层处理技术已得到认可，并已广泛地应用于齿轮加工行业。
应用涂层的最大好处是涂层耐热、耐磨，防止崩刃，例如常用的M35、M42等刀具材料，通过TiN涂层，其切削速度能提高至120-150m/min。滚刀转速越高，则切削时间越短，所以，提高切削效率的办法是提高滚刀的转速和加大进给量。
2.5齿部加工及精车
通常在机械设备当中，齿轮轴由于其精度不同，因此划分为具体的级别。而插齿和滚齿可以有效的保证齿型所具有的精度，但二者相比滚齿的精度要更高，而且也具有更高的效率，因此对于外齿的齿轮轴，可以用滚齿机对其进行小批量的生产和大批量的生产。根据生产方式不同，其加工程序也会有所不同，可以使用磨前滚刀进行滚齿处理，然后进行渗碳、淬火、精磨车、磨齿等加工工序。而对于需要进行淬火处理的齿轮，需要在具体的淬火前将其精度提高。而花键则可以根据不同的形状来将其具体的分为矩形花键和渐开线花键，通常后者在机械设备当中具有普遍的应用。精车时以齿轮轴两端的顶尖孔来作为基准并对其进行精车外圆，如果想有效的提高加工效率和加工质量，可以在精车的过程当中采用数控车削的方法，从而来有效的提升加工效率并能够确保齿轮轴弧面等特性的加工质量。
2.6齿面渗碳或表面淬火、其它部位淬火处理
齿轮轴齿面及重要的轴径表面需经渗碳处理或表面淬火处理，渗碳处理的渗碳层深度一般为1.1-1.7mm。目的是使工件表面具有高硬度和耐磨性，而心部仍保持一定的强度及韧性和塑性。花键齿部、凹槽等不需要进行渗碳或表面淬火处理，但需要进一步精加工，其表面应涂抹防渗涂料，涂层厚度为0.2-0.3mm。其它表面淬火后无涂料处的部位表面硬度应达到HRC56-62，有涂料处的硬度一般HRC≤43，花键及心部硬度应控制在HRC30-45。淬火后工件涂沫处的涂层会自行脱落或经轻轻敲击即可脱落。淬火后的工件需检查是否弯曲，如有弯曲应校直至0.05以内，变形较大的需经消除内应力处理，防止加工后再变形。上述表面化学处理及热处理工艺是保证齿轮轴使用的重要环节，热处理过程要注意控制温度、冷却速度、冷却介质的质量等因素。除了对轮齿的危险截面即位于和齿宽对称中心线成30°角的直线与齿根圆角相切处进行强度检测外，重要的齿轮轴，还应参照国外同类零件要求或与用户达成的协议检测齿心韧性及塑性。齿心位置位于齿宽对称中心线与齿根圆相交处。
2.7中心孔研磨及重要表面精加工
经过前期一系列的处理，齿轮轴两端的顶尖孔进一步做精处理，打磨外圆表面，做精基准，最终以满足图纸要求为标准。
2.8表面化学处理及热处理的注意事项
在齿轮轴的加工过程当中，为了确保齿轮轴能够正常使用，需要对其进行表面化学处理及热处理工艺而在热处理过程当中，我们首先要对温度进行控制，并明确自己的冷却速度以及冷却介质等相关的质量因素。而对齿轮轴的危险截面，即与齿宽对称中心线成30度角的直线，与齿根圆角相切处，需要进行相应的强度检测，除此之外还应对重要的齿轮轴参照国外同类零件的要求或者是用户协议等来对齿轮轴的齿心韧性和塑性进行检测。齿轮轴的直径位置应该位于齿宽对称中心线与齿根圆相交处。在经过具体的热处理后，其两端的顶尖孔需要进行研磨处理，主要是对于其外圆表面和端面进行磨削，并以两端的顶尖孔来作为精基准，确保满足相关的加工要求。为了能够对齿轮轴表面的轻度和韧性进行保证，通常需要对齿轮轴进行渗碳和淬火处理。
结语
综上所述，通过对齿轮轴的工艺进行分析，并根据对照产品装备图来分析了齿轮轴，对其性能、用途和具体的工作条件等进行了解，明确了该零件在产品当中的具体作用和主要位置。
参考文献
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