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

齒輪的設計和制造水平對機械的性能和品質產生著很大的影響，比如在當今汽車行業，一臺汽車的齒數一般為18-30個，而齒形的好壞對汽車的噪聲、平穩性、壽命都有很大的影響。在工業生產中，美國、德國、日本等先進的工業發達國家，都是齒輪加工技術和裝備的生產大國。所以，在工業發展中，齒輪的作用更為顯著，被視為工業化的標志。因此，對齒輪的先進工藝及其發展動向進行研究是十分必要的。

2齒形加工新進展

一般認為，齒輪加工的工藝流程包括材料準備、齒坯加工、切齒、熱處理、齒面加工五個階段。齒形和熱處理后的精加工是齒輪生產的重要環節，也是齒輪生產技術的重要組成部分。而齒輪加工技術的發展，主要體現在加工精度和加工效率的提升上。當前，世界上許多國家都在致力于提高齒輪的生產技術和機械設備。

2.1滾齒硬齒面工藝

在常規的加工方法中，硬齒面的加工必須先進行齒面的磨削，但由于磨齒的加工效率較低，加工費用較高，特別是對于某些大口徑、大模數的齒輪，加工起來比較困難，因此自八十年代以來，國內外的公司都開始使用硬齒面刮削法來加工硬齒（40~65 HRC）。

硬齒面滾齒技術又稱為刮齒加工，該技術使用一種專用的硬質合金滾刀，將HRC58-62齒面經滲碳處理后，表面硬度為HRC58-62，其磨削精度可達7級。該工藝可以對任意螺旋角、模數為1~40 mm的齒輪進行切削。對于一般精度（6~7）的硬齒面齒輪，通常采用“滾磨-熱處理-刮削”工藝，在同一個滾齒機上進行粗、精加工。對于具有高表面粗糙度的齒輪，可以在刮除后安排珩齒。對高精密齒輪，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，節省了1/2~5/6的磨削工時，取得了很好的經濟效益。大模數大、直徑大、寬度大的淬硬齒，由于沒有相應的大型磨齒機，通常只能進行刮齒。

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

在齒輪加工過程中，由于高溫會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鍵的。因此，必須采用金屬加工液進行冷卻，并在清洗工具和工件上的切削時，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滑介質，并對其進行適當的粘度控制，并使用優良的環境保護材料，以達到冷卻、清潔、潤滑等目的。

2.2干式切割工藝

干切削是目前金屬切削技術發展的一個方向，也就是不含油脂的切削。從80年代起，由于機床及刀具材料的限制，這一技術發展較慢，最近十多年來，由于機床設計、硬質合金刀具、表面涂層技術、陶瓷刀具、工藝理論等的不斷發展，使得生產效率得到了極大的提高，表面質量得到了明顯的改善，生產成本也隨之降低。

高速干切削是在不冷卻的情況下，以很高的切削速度進行切削。在高速干燥切割時，應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間最短，然后利用壓縮空氣等方法去除切屑，從而達到控制工作區內溫度的目的。結果表明，合理設定切削參數后，80%的切削熱可以通過切屑帶走。

高速干切削技術的應用，不但使機械結構更加緊湊，同時也大大改善了生產環境，減少了生產成本。在齒輪加工中，為了延長刀具壽命和提高工件質量，可以采用10~1000 ml的潤滑油對齒輪進行微量潤滑。該工藝所產生的切屑可視為干切屑，其精度、表面質量、內應力等均不會受到極少量潤滑油的影響。

數據[]表明，在美國，日本和德國等發達國家，使用干切削加工的成本約為常規加工的70%。根據美國公司的數據，在中央冷卻系統中，切削液的使用占據了14%-16%的成本，而刀具的價格僅為2%-4%。經計算，若將切削過程中的20%采用干法，則可使生產成本減少1.6%。干切工藝的優點也體現在零件的表面質量和幾何精度上。國外數據顯示，干切加工后的工件表面粗糙度可減少約40%，其對資源和環境的影響也不容忽視。德國是世界上最先進的高速干法切削技術，目前國內8%以上的公司都在使用干法，說明高速干法是今后的發展趨勢。

可以預計，在滾齒、插齒、成型磨等加工行業中，干切削技術的應用前景非常廣闊。

2.3齒輪的無屑化處理

與傳統的滾齒、插齒、剃齒和磨齒等齒形形成不同，無齒加工是通過金屬的塑性變形和粉末燒結來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行冷成型，另一種是將其加熱至約1000攝氏度的熱態成型。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%，并能使生產效率成倍增加。但是由于模具的強度所限，目前只能對模數較低的齒輪和其它帶齒的零件進行加工，而對于精度要求高的齒輪，則在使用無屑機加工后，仍然要進行精整。無屑加工齒輪必須使用專門的工藝設備，且初期投入巨大，僅當生產批量達到10000臺時，其生產成本就會大幅下降。

3種齒輪的潤滑技術開發

現代切削加工和潤滑技術的發展總是與加工設備和工藝的發展緊密相關，隨著設備和工藝的發展，潤滑介質也在不斷的改進。

在傳統的齒輪加工中，切削液是過去數十年來的主要技術。傳統的切削潤滑技術主要是利用油基切削液和水基切削液來潤滑和冷卻刀具，并具有排屑、防銹的功能。

近幾年，隨著環境和資源的日益緊張，各種新的切削技術取代了傳統的切削潤滑技術，例如：無潤滑的干切削技術、微量潤滑技術、低溫冷風切削技術等。

3.1微潤滑工藝

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

與無油切削技術相比，微潤滑技術通過引入冷卻潤滑介質，極大地改善了切削工況，擴大了其應用范圍。微潤滑技術是將少量潤滑油摻進壓縮氣體中，以取代大量切削液對切削部位進行潤滑。MQL是一項高效的綠色生產工藝，其切削液以高速液滴方式輸送，使潤滑介質滲透率增大，冷卻潤滑效果明顯，工件表面處理質量得到改善。微量潤滑技術是將傳統的干、濕潤滑技術相結合，將切削液的用量降至極小，只需普通切削液的萬分之一，大大減少了冷卻液的成本，同時減少了對環境和人類的負荷，解決了加工過程中產生的廢液問題。德國 Lubfix，德國福鳥，意大利科諾潤滑，日本富士技研公司等。福特公司在汽車動力系統部件上采用了微量潤滑技術；Grob是一家設備生產商，它采用了一個或兩個管道的最小潤滑系統來處理汽缸和齒輪箱；Guehring公司表示， MQL不但在經濟性上優于常規濕法，而且對切屑處理也有一定的幫助。

3.2低溫微潤滑工藝

微量潤滑通常不能達到預期的冷卻效果，由于加工部位的溫度過高，會對操作人員的安全造成一定的不利影響，比如，工件、刀具等會因溫度的變化而導致加工精度下降。為了提高制冷性能，發展了低溫微潤滑技術。

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

4齒輪潤滑液的選用

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。在齒輪加工過程中，切削力和切削溫度對刀具的磨損起著重要作用，所以通過潤滑和冷卻技術來降低切削溫度、改善切削摩擦狀況，進而減小切削力，抑制刀具磨損，是進一步提高加工效率的重要技術手段。

在齒輪加工潤滑介質的選擇中，選擇合適的粘度和潤滑性能是至關重要的，滾齒、插齒等一般采用高粘度的潤滑，剃齒、磨齒等加工時，應選用粘度小的，以達到最佳的潤滑效果。另外，在選用產品時，還要考慮顏色、氣味、油污等，選用對環境和人類健康有益的商品。

針對水基切削液，應著重考慮其穩定性、潤滑性、防銹性和生物穩定性，并針對不同的加工條件，選用適合的水基切削液。另外，在使用過程中，要注意保護環境、安全，不能使用亞硝酸鹽，有機酚類，重金屬，二惡英等，以確保現場作業人員的身體健康。

不管是油基還是水基的金屬加工，都要滿足加工過程中的潤滑、冷卻等方面的需求，而且還要滿足環保、安全等方面的需求，所以，技術的發展就顯得尤為重要。南京科潤工業介質有限公司，始終堅持技術創新與發展，始終重視質量與環境相適應，致力于在齒輪加工中實現綠色潤滑。

5結論

隨著新設備、新工藝、新技術的引進和自主開發，我國齒輪加工行業必將得到長足進步。

作為工業發展的必然選擇，發展齒輪加工技術，提升其生產水平，對于提升國內齒輪制造的國際競爭力，有著十分重要的作用。