当前被大众普遍采用的机械转动方式便是齿轮传动。工业生产中，应用较多的是需要降低转速、提高扭矩的工作场合，而减速机就是满足此工作需求的传动设备。站在现代角度上来看，机械制造领域也开始朝向设备智能化、设计精密化以及管理信息化等方向变化，由于检测设备以及在线监测设备的大范围普及，各行业对齿轮制造产业的标准相较于之前而言更为严格。绝大部分状况下，企业主要以产品优劣势指标作为未来开拓市场的竞争优势。
一、减速机中齿轮的材料选择
齿轮的制造需要根据该零件的工作强度及工作条件来选取，首先要考虑到材料的整体性能，才能够使制造出来的齿轮尽可能经久耐用。其次，要考虑的就是材料的成本及加工精度的要求，在选材时，尽量考虑切削加工性能，因为易切削的材料能够减少大量的损耗，使成本降至最低，同时可提高加工效率 ( 见表 1)。
表 1 常用减速机齿轮材料力学性能
在减速机齿轮箱中，因其工作强度大所以对材料要求高，一般采用低碳合金钢作为齿轮的常用材料，热处理方式采用渗碳，渗碳的主要优点为：
(1)过热敏感性小;长时间处于一定高温下仍然可以保持细晶粒状态，可以实现直接淬火，有效保证机械性能。
(2)淬透性良好;渗碳钢具有很好的淬透性，使得材料内部能够达到较好的强度与韧性。另外，经过冷却后的材料，不易变形、开裂，从而满足减速机的齿轮工作的硬度要求。
(3)碳附着能力强;渗碳钢通常有较好的表面吸收碳的能力，且速度快，效果好。碳浓度梯度较为平和，碳化物于齿轮表面的分布形式都非常均匀，大大增强了材料的硬度，实现了齿轮表面要求硬度高，芯部要求韧性及强度的特点。
二、齿轮加工方法及工艺
齿轮加工方法
在齿轮加工时，滚齿、插齿、剃齿、磨齿等加工方法最为常见。由于减速机工作时间长、强度大，基于此针对齿轮而言需要其具有较高的机械强度，滚齿加工方法应用较多。近年来，伴随机械技术水平持续提升和更新，相关企业也开始采用高速滚齿技术。该技术便是将微量润滑优化工艺同空气冷却系统与该技术相结合，以替代切削液和冷却液的设置。从而致使切削工作时出现的热量吸收于金属切屑之中，在将齿形加工效率有效提升的基础上也确保刀具使用年限增加。
滚齿工艺上，齿轮模数较小时通常会选择粉末冶金整体滚刀亦或是带涂层的高速钢完成加工，在使用刀具之后应该对其进行修磨，同时在此完成涂层。当齿轮模数较大时，由于顾及刀具成本，通常会将其设计成镶刀片滚刀，这种设计方式要求定期检查道具磨损情况。当齿轮模数较大时，需要借助齿轮铣刀完成加工。
加工工艺设计及分析
齿轮加工一般工艺流程为：锻造→正火→粗车→精车→滚齿→齿端倒棱→热处理→磨端面及内孔→磨齿→精度检测→线切割键槽→磁粉探伤→超声波清洗防锈。
齿轮加工质量的好坏与多个方面的因素有关，包括了：滚切刀具选择的合适性、刀具安装与螺旋角设定偏差、人为操作熟练度、加工精度、加工尺寸等。接下来会从定位基准角度和加工精度等不同方面展开研究。参照工艺差异性完成加工任务能够将误差控制在合理范围内，从而使得齿轮精准度提升。
1)工艺分析
详细了解图 1 内容，其中齿轮材料包含：20CrMnMo，具体精度达到 6 级，其他技术要求见图 1，齿轮参数略。其加工工艺过程，见表 2。详细了解表 2 内容，齿轮加工流程具体包含的阶段如下。
图 1 齿轮零件
表 2 齿轮加工工艺过程
(1)第一阶段是齿坯进入机械加工。
该齿坯为锻件，粗加工前应进行正火处理。本阶段中具体工作是对齿轮外形尺寸进行加工，该情况下要对外圆尺寸精度以及齿轮孔投以关注，由于齿形定位基准同加工精度之间的关联性较高，基于此，该阶段工作是为接下来齿形加工打基础，该过程中所有环节均需要借助统一性的几何公差将加工难度简化。
(2)第二阶段是齿形的加工。
对于减速机中使用齿轮，因其通常需要负载和低速，所以需要表面达到一定硬度。在此过程中要完成淬硬处理，一定要在该阶段内确保齿形精度达到相应加工标准和要求，基于此，该阶段加工工作也是确保齿轮加工达到理想精度的重点，齿部加工应安排粗、精加工阶段。
(3)第三阶段是热处理阶段。
该阶段中具体针对齿部完成淬火处理以及渗碳处理，主要选择渗碳 S0.9，在处理齿部过程中选择高频感应淬火从而确保最后结果同硬度要求相吻合。
(4)第四阶段是齿形的精加工。
该阶段工作任务是将由于淬火所导致的齿形变形情况进行修正，在此过程中齿形粗糙度会降低，除此之外其精度也会有所增加，最终确保齿轮达到合理精度要求。处于该阶段中第一步是修正定位基准面，由于受到淬火影响而致使齿轮端面和内孔均会出现变形，假如淬火结束后将该端面以及孔直接使用到齿形精加工中，这会导致齿轮精度不达标;而在齿轮精加工过程中采用修整结束的基准面，如此一来可以确保定位稳定却准确，除此之外还可以确保分布较为均匀化。
2)基准的确定
齿形加工难度在很大程度上受到定位基准精度影响，通过对齿轮进行了解，其齿形加工过程中选择的定位基准有两种。
(1)内孔和端面定位。将定位基准选择为内孔，该做法同测量和设计基准工作相吻合。要对内孔精度进行严格管控，批量生产效率高。
(2)外圆和端面定位。以外圆充当定位，通常选择芯轴对齿坯进行安装，借助外圆定孔中心位要对径向跳动量进行合理管控，不适应批量生产。
由图 1 可见，内孔充当定位基准其标注 65H6 的尺寸精度。基准端面本身并未有较大的表面粗糙度，其数值是 Ra0.8.μm，基准端面对基准孔的端面圆跳动为 0.005.mm。以上几项都具有较高要求，基于此在加工齿坯时，第一是需要对内孔以及端面垂直度进行控制。第二是在处理基准孔过程中要在完成热处理工作后将相应余量留下完成精加工，不然会导致后期装配精度受到影响。对端面以及孔展开精加工过程中需要借助磨削方式，首先借助孔来充当定位基准磨端面，随后定位基准磨孔选择为端面以及齿轮分度圆，由此保证齿形精加工达到合理精准度。
三、热处理在减速机齿轮加工中的应用
减速机的齿轮在工作中受到一定接触应力及其他应力的作用，主要体现为材料中网状渗碳体、残余奥氏体的数量和分布，同时齿轮表面承受载荷，工作中要传递扭矩。因此减速机的齿轮表面必须具有较好的硬度和耐磨性、晶体细化，芯部应该具有良好的塑性和韧性以便于达到工作需求。针对齿轮展开热处理时总计涵盖阶段有两个，首先为预热处理锻件毛坯，其次是热处理齿部。
减速机齿轮的热处理流程：一般先下料锻造，然后用正火加工，再清洗、淬火、回火、 喷丸，之后再一遍清洗，最后检验、包装。可是不同因素均会影响到材料热处理方式，在这里面涵盖时间和冷却方式以及保温方式等等，对于做减速机齿轮较多的低碳合金钢，通过热处理实验证实锻件毛坯在材料进行粗加工后正火处理材料硬度会有显著的提升。具体实验流程为：确保正火炉温度提升至 400 以及 500℃，确保炉内材料升温，确保温度提升到 600℃ 以及 650℃的状态保持 3h，随后将温度提升为 860℃以及 880℃，确保时间维持 2h，随后取出材料的同时将温度下调到 350℃以及 400℃。
热处理在齿轮齿部中的，齿轮的耐磨性还有疲劳强度等均可得到有效的提升，这道工序是齿轮机加工时必备的，对于一些材料如低碳的，或者是其合金钢等来说，渗碳淬火的热处理是其采用最频繁的一种方式，其会导致弹性形变，在齿部热处理中，最为核心的就是对弹性进行控制及改善。通过实验证实，渗碳量和渗碳及淬火的温度均是影响因素。以煤油作为渗碳剂，采用井式气体渗碳炉，将渗碳以及淬火的温度分别设置了三种，了解到由于持续升高的渗碳以及淬火的温度，材料就会出现较大程度的变形，奥氏体组织在材料内部更易被温度所影响，进而出现膨胀，由于加大的碳势，会将碳浓度在材料渗碳层中的直接加大，这样会促使不稳定碳化物还有马氏体都会出现不同程度的加大，最终对变形量都会造成一定的影响。
所以对于低碳及其合金钢材料做减速机齿轮的热处理要严格控制温度、时间和冷却方式，控制渗碳温度和淬火温度，获取最佳机械性能的同时，可将其变形量尽可能地降低，从而保证工作过程更加稳定。
四、结束语
由于制造业持续发展，在机械加工制造时，对智能数字化设备进行了普遍应用。对齿轮加工技术如何更好地进行应用，才能在成本减少的前提下还能将产品的精度与质量以及生产的效率进行提升，是齿轮工艺研究的重要方向。减速机械设备中齿轮加工时从合适选择材料、改善滚齿工艺、改进加工工艺等方面入手，进一步改善齿轮加工工艺水平。同时通过不断学习和改进，严格控制质量环节，以求实现提高齿轮的尺寸精度、承载能力并延长其使用寿命。
参考文献略