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数控齿轮机床专利分析

摘要：数控齿轮机床是机床工业公认的子工作母机中含量最高、零部件最多、

结构最复杂的产品之一，齿轮的生产在现代化机械制造业中也同样占有十分重要

的地位，尤其在汽车、飞机、轮船等高精度、高要求、高质量的机械工业的生产

中占有相当的比重，意味着齿轮的精度以及生产效率必须跟随这些产业的发展而

发展。

关键词：齿轮；机床

前言

本文以数控齿轮加工机床的精密化、自动化和高效化为研究导向，主要对数

控滚齿机、数控磨齿机、数控插齿机和数控铣齿机的国内外专利申请进行研究分

析。

数控齿轮机床技术分解1

针对齿轮加工方式的不同，如表1所示，数控齿轮机床主要分为数控滚齿机、

数控磨齿机、数控插齿机和数控铣齿机。在加工圆柱齿轮、斜齿轮以及圆锥齿轮

时，可采用轴向、径向、径向轴向、切向以及对角等滚切方法加工，其加工的齿

轮齿形准确，加工效率比较高；在加工内齿轮、直径差较大的多联齿、扇形齿以

及齿条时，可采用沿被加工齿轮的齿向方向连接切削的方法加工；在加工普通的

直齿、斜齿的外齿轮和内齿轮时，可采用展成法或成形法对齿轮的轮齿进行磨削

加工，磨齿加工需要纠正齿面热处理及其之前所积累的各项误差，获得较高精度，

其结构相对其他齿轮机床要简单很多；在加工大模数直齿轮、斜齿轮及人字齿轮

时，可采用成形指型铣刀、圆盘铣刀等成形刀具，利用刀刃形状与被切齿轮齿廓

形状相同在齿坯上直接切制出两侧的渐开线齿廓，成型铣刀在齿轮加工过程中的

主要特点为刀具结构简单、成本较低。

表1数控齿轮机床的技术分支

数控齿轮机床本2体专利申请趋势分析

专利申请量2.1趋势分析

图1专利申请量趋势

图1为数控齿轮机床本体相关的专利申请量趋势图。可以看出，数控滚齿机

床、数控磨齿机床、数控插齿机床和数控铣齿机床专利申请数量总体处于上升趋

势，且在2002年之后增长速度较快。该领域专利申请大致可分为三个阶段：第

一阶段为2002年之前的萌芽阶段，此阶段技术较为薄弱，申请量较少；第二阶

段为2002~2014年，此阶段初入稳定上升期，申请量有一定上升但呈现波动趋势；

第三阶段为2014年至今，这一阶段进入减速阶段，但是数控磨齿机床的申请量

降幅相比较与数控滚齿机床、数控插齿机床和数控铣齿机床的申请量降幅明显偏

小，随着数控齿轮机床的技术不断发展和沉淀，数控齿轮机床的技术日趋成熟，

在数控齿轮机床的发展创新需要不断的超越，但是从整体的申请量可以估计，数

控磨齿机床的专利申请量在今后一个时期仍将继续走高。

专利申请产2.2出国分析

图2专利申请产出国统计

图2为数控齿轮机床本体相关的专利申请产出国统计。可以看出，在数控齿

轮机床领域，中国和日本的发展相对活跃，其中中国有关数控齿轮机床的申请量

远远超过其他国家的申请量，数控铣齿机床的申请量占的比重较大，而其他国家

在数控齿轮机床中的数控磨齿机床申请量的比例相对较高，随着2015年5月8

日国务院《中国制造2025》计划的颁布，预计到2025年，中国将达成从制造大“

国”变身为制造强国“”的目标，这一方面说明了随着经济的发展我国的数控齿轮机

床领域的取得了飞速发展，另一方面也反映了我国越来越注重机械自动化的加工

方式。

主要申请人分布2.3

图3主要申请人统计

为了研究数控齿轮机床领域的主要竞争情况，对检索出的专利数据按照申请

人进行了统计分析，结果参见图3。其中，此次统计对跨国企业下不同子公司的

专利申请进行了合并简化。排名前十位的申请人中，中国申请人在数控齿轮机床

的申请数量呈现迅猛增长的势头，但是，通过检索数控齿轮机床领域高质量的申

请专利、被引用次数较多的核心专利发现，其中以格里森（GLEASONWORKS）公

司、三菱重工业株式会社、本田技研工业株式会社在本领域中的数控磨齿机床和

数控铣齿机床的关键技术专利布局较为突出，在数控齿轮加工领域有着较为雄厚

的技术积累；在国内以重庆大学为代表的中国高校在本领域关键技术的发展中也

投入了较多的科研力量，同时国内的企业例如天津第一机床厂、上海机床厂、重

庆机床厂等企业也投入了大量的资金进行技术创新，但是，从专利数据分析的角

度来看，中国却很少有PCT国际申请的专利或被引用的专利，这也说明了中国有

关数控齿轮机床的核心技术专利相对较少，从侧面反映出中国数控