齿轮轴的加工工艺设计优化探讨

王军

摘 要 傳统齿轮轴加工工艺在加工效率、加工质量方面存在缺陷，已经不满足现代工业领域对齿轮轴配件的需求，而作为工业生产机械的主要配件，如果齿轮轴一直不满足实际需求，就会导致工业生产遭遇较大阻力，因此面对当前需求，必须对齿轮轴加工工艺设计进行优化。对此本文将展开相关研究，阐述工艺优化方案、优化工艺中的注意事项。

关键词 齿轮轴;加工工艺;工艺优化

引言

齿轮轴是工业领域中的常见机械配件，但面对现代工业发展下带来的庞大需求与高质量要求，传统加工工艺下生产出来的齿轮中逐渐“力不从心”，这就说明了出轮轴加工工艺优化的必要性。这一条件下，就要必要展开相关研究，对具体优化方式进行分析，此举具有一定现实意义。

1齿轮轴工艺优化方案

针对齿轮轴工艺基本流程，下文将提出各流程环节的优化方案。

1.1 结构设计

因为齿轮轴是一种高精度配件，所以在结构设计上有较高的精度要求，对此需要先针对齿轮轴各部位先设定精度指标，后针对各指标设置精度标准值。本文设计中所设定的精度指标及相关精度标准值见表1。

PS：因具体精度指标较多，所以表1仅展示部分主要指标及相关精度标准值。

1.2 毛坯选择与处理

秉持优化目的，可以在正式加工之前视同锻造毛坯，此举可以减少加工时的材料消耗量与加工难度，实现优化目的。但值得注意的是，毛坯的选择与处理中，通常可选择电渣重熔材料毛坯，即此类毛坯原材料一般为精炼钢，后对原材料进行二次电渣重熔，加入电渣重熔钢锭进行处理，由此可以让精炼钢的纯净度再一次提升，且钢的韧性、塑性也会达到更高水平，还能避免毛坯疏松、缩孔现象，说明此类毛坯的等向性良好[1]。

1.3 预热与半精车

因为毛坯的介入，所以预热与半精车流程也要进行改变，即在正式进行预热与半精车之前，要依照开坯→锯切→加热→锻造→锻造后热处理→机械加工→探伤检测流程进行锻坯，此举就是齿轮轴预热与半精车的优化体现。除此以外，在正式预热与半精车加工中，需要通过锻打粗车对锻坯进行清理，去除表面黑皮层，再对锻坯进行调质处理，而传统工艺中主采用单次淬火方式进行处理，效果并不令人满意，而本文工艺主采用“淬火+高温回火”双重热处理方式，取代了原有方式，对处理效果进行了优化，能让锻坯工件的机械性能大幅提升。“淬火+高温回火”双重热处理方式中的要点为高温回火（淬火是传统方式，沿用多年，因此无须赘述），要求在淬火之后将锻坯工件放在温度500℃以上的环境中进行回火加热，对其质地进行调整，即①淬火，将工件加热到880℃～900℃（最佳温度为880℃），并将工件保温存放2.5h，后对工件进行冷处理，使其达到室温范围即可;②将工件放在500℃以上的环境进行回火加热，过程中温度不得低于500℃，最高不可超过650℃，完成后取出工件保温存放5h，最后冷处理至室温即可，此举可以让工件的硬度达到170～190HBS以上。

1.4 齿部加工与精车

首先在齿部加工工艺上，加工工艺流程为滚齿→渗碳→淬火精度提升→淬火→精磨→磨齿，其中各流程环节的操作均比较简便，能够在不影响加工质量的条件下提高加工效率，同时采用以上加工工艺流程进行工件处理时，必须先做好花键选型，通常齿轮轴齿部花键分为两种，分别为矩形花键、渐开线花键，两者选型关系到各流程环节的参数设定，必须认真对待。其次在精车方面，需要先选定齿轮轴两端顶部尖孔，以尖孔为准进行好齿部精车外圆处理，这一过程的进度要求很高，因此本文建议选择数控车削技术来进行处理，能有效提高加工精度，代表加工质量提升，尤其是齿轮轴弧面特性的提升幅度最为突出，而弧面特性是传统加工工艺中的一大难点，此举就体现了优化工艺的作用。

2齿轮轴优化工艺中注意事项

根据以上方法可以对齿轮轴加工工艺进行优化，而在优化工艺过程中，加工人员必须注意两大事项，即工件表面化学处理、热处理质量控制，具体为：齿轮轴工件表面化学处理主要针对工件上不需要进行淬火处理的部位，如花键齿部、凹槽部位等，针对这些部位，为了避免其在后续使用中被某些因素影响而导致齿轮轴损坏，需要在此类部位表面突破防渗材料，由此可以保护内部，避免齿轮轴短期内损坏[2]。

3结束语

综上，本文对齿轮轴的加工工艺设计优化进行了探讨。通过文中提出的优化方案，成功实现了齿轮轴加工工艺设计优化目的，只要依照优化后工艺标准要求，并注意相关事项，即可保障工艺顺畅应用，这一条件下优化后工艺可以起到提高齿轮轴加工效率、质量的作用。

参考文献

[1] 陈俊.齿轮轴的加工工艺设计制造概论[J].成功：教育，2018（20）：40.

[2] 路阳，张晨.长轴类齿轮零件插齿加工工艺优化[J].山东工业技术，2017（10）：16.