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齿轮轴加工工艺

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齿轮轴的加工工艺（以45号钢为例）：

一、毛坯下料

二、粗车

三、调质处理（提高齿轮轴的韧性和轴的刚度）

四、精车齿坯至尺寸

五、若轴上有键槽时，可先加工键槽等

六、滚齿

七、齿面中频淬火（小齿轮用高频淬火），淬火硬度HRC48-58（具体硬度值需要依据工况、

载荷等因素而定）

八、磨齿

九、成品的最终检验

细长轴的齿轮轴加工工艺（以45号钢为例）：

一、毛坯下料

二、调质处理（提高齿轮轴的韧性和轴的刚度）

三、带跟刀架、用皂化液充分冷却的前提下，粗车齿轮轴

四、去应力退火

五、精车齿坯至尺寸（带跟刀架、用皂化液充分冷却）

六、若轴上有键槽时，可先加工键槽等

七、滚齿

八、齿面高频淬火，淬火硬度HRC48-58（具体硬度值需要依据工况、载荷等因素而定）

九、磨齿

十、成品的最终检验

注：细长轴有哪些信誉好的足球投注网站类零件的放置一定要垂吊放置（用铁丝系住，悬挂在挂架上），不得平放！

用于中小型轧钢机传动箱体中的齿轮轴，设计上一般为软齿面，即小齿轮轴硬度为280～

320HB，大齿轮轴硬度为250～290HB，模数mn=8～25，技术要求一般为调质处理。这种零

件在无感应加热淬火设备的工厂中加工时，其加工工艺路线为:锻毛坯→粗加工→调质→精

加工→制齿→磨轴颈。按这样的工艺流程生产出来的模数mn≤10的齿轮轴，使用情况基本

良好，但模数mn≥12时，使用寿命短。突出表现为轮齿不耐磨，使用半年以后，齿面已有

明显磨痕，当发生较大冲击时，还会出现断齿现象。针对这种情况，我们对原有工艺进行

了分析，找出工艺路线中所存在的缺陷，并提出了新的制作工艺方法。

1原工艺路线存在的问题

原加工工艺路线中的粗加工，即粗车毛坯的外圆及轴向长度。调质后，经过精加工外

圆及轴向尺寸，最后制齿。这样轮齿的硬度分布如图1所示，齿顶处的硬度最高，齿根处

的硬度最低。轮齿的硬度分布显然与图2所示的实际受力要求的硬度分布不符。这种情况

随着模数的增大越显突出，有时齿根接触部根本无硬化层，齿轮的耐磨性大大降低。由于

齿根部的强度显著降低，这样就削弱了轮齿的弯曲强度，此时一旦发生冲击，便可能断齿。

2工艺改进探索

增加表面淬火工序针对存在的问题，首先提出的解决方案是采用火焰表面淬火，即在

原工艺路线的最后增加火焰表面淬火工序。从理论上讲，采用火焰表面淬火能够改善轮齿

的硬度，且能显著提高轮齿的弯曲疲劳强度，延长齿轮轴的使用寿命。但实际操作中却难

以控制。主要表现在以下两个方面。

模数的大小影响淬火后的表面硬度。小模数的轮齿，由于齿槽小，如图3所示，随着A

面的淬火，已淬过火的B面发生了回火。这种情况常发生在mn≤16的轮齿淬火中。由于回

火，轮齿表面硬度常常达不到要求，但比不经过表面淬火工序的轮齿质量要好。

淬火操作的可实施性差，且常发生局部过热及烧熔现象。由于齿轮轴的结构各不相同，

甚至存在很大差异，生产中难以做到用机械自动法进行火焰表面淬火，大多数采用人工操

作。造成同一齿轮上不同部位的轮齿，由于淬火的先后顺序及操作者的熟练程度不同，使

淬火后的硬度也不同，且差距明显。更为严重的是常发生局部齿面过热、烧熔而生成硬度

很高的凸点和凹坑，对齿轮运动精度、接触精度及工作平稳性均有严重影响。

基于以上两个难以解决的问题，于是我们把机加工与热处理结合起来，采用了下面的

工艺方法。

粗制齿、后调质、精制齿工艺原调质工艺最大的缺点在于轮齿表面的硬度沿齿高分布

不合理。如果使轮齿的表面硬度沿齿高方向分布均匀，则轮齿的强度及使用寿命就会有很

大提高。从这个方面考虑，我们将工艺调整为:锻毛坯→粗车外圆及端面→粗制齿→热处理

→精车外圆及端面→精制齿→磨轴颈。该工艺的重点在粗制齿，让工件的轮齿成形后再热

处理，从而实现硬度沿齿面的均匀分布。该工艺经详细确定各工序工艺参数后，并多次试

行，逐一解决了各工序的工艺难点，但需要注意以下几个方面的问题。

热处理变形。影响热处理变形的因素有轮齿的螺旋角、齿向宽度及材质。对于螺旋角

较大、齿向宽度较大的齿轮轴，粗制齿时轮齿受到较大的偏挤压力作用，齿形内部