齿轮技术的研究现状及发展趋势
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（大连理工大学 机械工程学院 辽宁 大连 116024）
摘要：齿轮是现代机械传动中的重要组成部分。大至宇宙飞船, 小至手表、精密仪器, 从国防机械到民用机械， 从重工业机械到轻工业、农业机械, 无不广泛地采用齿轮传动。本文根据当前国内外齿轮技术的发展状况, 主要对齿轮的加工技术进行综述, 并简单地对齿轮的发展趋势进行预测。
关键词：齿轮 精密仪器 传动 加工技术
The Research Situation and Development Trend of Gear Technology
WANG Wei
(School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, 116024)
Abstract: Both the spacecraft, watch or precision instrument, gear is the important part of modern mechanical drives. Gear drive is widely adopted from defense machinery to civil machinery, and from industrial machinery to light industrial and agricultural machinery. In this paper, according to the current domestic and international gear technology development, the gear processing technology was mainly reviewed, and the gear trend was forecasted simply.
Key Words： Gear Precision Instrument Gear drive processing technology
0 前言
齿轮传动是机械传动中的主要形式之一, 由于它具有速比范围大、功率范围广、结构紧凑可靠等优点, 已广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中, 成为现有机械产品中所占比重最大的一种传动。齿轮从发明到现在经历了无数次更新换代, 主要向高速、重载、平稳性、体积小、低噪等方向发展。本文将主要介绍齿轮的发展历程，对齿轮的加工技术进行全面综述，并简单预测齿轮的发展趋势。
1 齿轮的发展历程
齿轮的发展要追溯到公元前, 迄今已有3000年的历史。远古时代人们为了传递动力, 发明了齿轮, 这一发明实现了转动的传递, 在我国汉代发明的指南车上就有齿轮的传动装置, 当时的齿轮是用木料制造或用金属铸成的, 只能传递轴间的回转运动, 不能保证传动平衡性, 同时齿轮的承载能力也很小。在国外, 机械传动的记载始于古罗马时代, 人们在水力碾磨中也用到了木制齿轮传动, 但齿轮的齿形是直线形, 同样不能保证运动的平稳性, 并且木制齿轮的承载能力也受到限制。在瑞典, 人们在谷物碾磨中使用石头做成斜齿轮传递动力, 虽然比木制齿轮承载能力高, 但加工困难。到了14世纪, 钟的发明使人们开始研究金属齿轮传动以减小尺寸, 以便在钟中得到应用。18世纪初, 蒸汽机问世, 并被很快运用, 这进一步促进了齿轮传动的发展。此外, 这一时期水力纺织机械、冶金机械的发明与运用, 又促使大功率、高质量的木制、金属的齿轮传动问世。在齿轮材料没有改进的情况下, 19世纪末期, 人们开始研究齿轮的齿形, 并向小型化、长寿命、更可靠的齿轮传动装置发展, 促进了对齿轮传动的
研究, 20世纪初摆线齿轮和渐开线齿轮相继出现。但由于摆线齿轮制造和安装较困难, 限制了发展, 目前只在钟表领域应用。渐开线齿轮传动的类型有直齿轮、斜齿轮、锥齿轮和蜗杆传动,20世纪60-70年代我国渐开线齿轮主要采用滚齿加工工艺, 用这种方法生产的齿轮硬度不高, 接触强度低、寿命短, 而用在船舶、电厂涡轮机的大型高速齿轮传动由于其节线速度高, 要求这些齿轮有高精度, 于是加速了磨齿加工工艺的发展。斜齿轮是在直齿轮的基础上发展起来的, 由于直齿轮寿命短, 承载能力有限等缺点, 从而在后来的机械传动装置中, 人们开始尝试在同样厚度的齿轮上, 增加接触线长度的斜齿, 即斜齿轮, 它无论在性能上还是加工上, 都较直齿轮复杂, 但在斜齿轮的传动过程中, 存在着对传动系统不利的啮合力的轴向分力, 为此又发明了人字齿轮, 但人字齿轮的加工更复杂。21世纪随着材料科学的发展, 齿轮由金属材料逐渐向高分子材料转变, 如塑料齿轮已被广泛应用, 以减轻齿轮的重量。
随着生活质量的提高, 对使用工具也越来越追求完善, 为了实现传动性能的优化, 人们对齿轮的认识逐渐深入。20世纪40年代, 渐开线理论开始出现, 到50年代为了提高承载能力, 提出了齿轮齿廓和齿向修形的设计方法。60年代, 人们开始研究直齿、斜齿和锥齿轮等的表面疲劳强度和可靠性, 研究表明渐开线齿轮传动在啮合点是纯滚动, 因此其传动平稳性、效率、使用寿命受到限制。在国际齿轮会议上Essen 提出圆弧齿轮具有润滑性能好的特点, 啮合摩檫损失减小, 提高了齿轮的寿命。70年代, 出现了曲线锥齿轮、环面蜗杆、点接触蜗杆以及圆弧齿轮等新型传动装置。80年代, 齿轮传动系统中又增加了少齿差行星传动、新型伺服传动、新型蜗杆传动等新类型。这时的设计理论有弹性变形、热变形、制造误差的啮合理论、局部共轭、失配啮合理论等。90年代国外的产品在技术上普遍经历了一次新的更新换代, 使承载能力大幅提高, 模块化设计程度更高, 更容易实现零件的批量化生产, 此外进一步采取降噪措施, 改进了密封和外观。
2 齿轮常用材料及其选择
齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件，合理地选择和使用金属材料尤为重要。大致上讲，应主要满足齿轮材料所需的机械性能、工艺性能和经济性要求三个方面：
1、满足齿轮材料的机械性能
材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。
2、满足齿轮材料的工艺性能
材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。
3、满足齿轮材料的经济性要求
所谓经济性是指最小的耗费取得最大的经济效益。在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。我们可以从以下几方面考虑： 从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。从金属资源和供应情况来看，应尽可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量。从齿轮生产过程的耗费来考虑：采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样；通过改进热处理工艺也可以降低成本；所选钢种应尽量少而
集中，以便采购和管理；我们还可以通过改进工艺来提高经济效益。
3 齿轮的加工技术
3.1 齿轮制造现状
随着汽车制造业的发展，齿轮行业通过大量引进高端设备使加工能力有了长足的进步与国际先进水平已相当接近。国产齿轮加工机床已基本形成了较完整的系列已开发出技术含量具有国际水准的螺旋锥齿轮六轴数控磨床，但齿轮机床总体制造水平在精度、寿命、稳定性、数控技术应用等方面与欧美相比存在较大差距目前国内齿轮加工行业的精加工特别是数控齿轮机床仍然以进口设备为主。如德国普发特公司、瑞士莱斯豪尔公司的圆柱齿轮滚齿、磨齿机等，美国格里森公司、德国克林贝格公司（含原瑞士奥利康）的螺旋锥齿轮铣齿、磨齿、研齿机以及齿轮测量中心在国内仍居显著的优势地位。
机械传动具有恒功率输出、承载能力大、规率高、寿命长、可靠性高、结构紧凑等优点，广泛用于各种机械设备和仪器仪表中。齿轮传动是机械传动的主要形式。齿轮是机器的基础件，其质量、性能、寿命直接影响整机的技术经济指标，齿轮因其形状复杂、技术问题多，制造难度较大，所以齿轮制造水平在较大程度上反映一个国家机械工业的水平。
我国在发展齿轮生产方面，到70年代末，已基本形成齿轮制造工业的完整体系。齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。齿轮加工的工艺，因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案，概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精加工四个阶段。齿坯加工必须保证加工基准面精度。热处理直接决定轮齿的内在质量，齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键，也反映了齿轮制造的水平。
在齿轮加工工艺上，对软齿面和中硬齿面齿轮（300-400HBS ），一般工艺方法为调质后滚齿或插齿。对大模数齿轮则采用粗滚齿—调质—精滚齿。对汽车、拖拉机、机床等齿轮，批量大，要求精度高，采用滚齿或插齿后，再进行剃齿或珩齿。齿面感应淬火的齿轮（42-52HRC ），其工艺为滚齿或插齿、剃齿、感应淬火，再剃齿或珩齿。对于硬齿面齿轮，一般先滚齿或插齿，有时还剃齿，热处理后精整基准面，轮齿变形大时，进行磨齿。轮齿变形较小，且精度要求在7 级和7级以下的齿轮，热处理后可采用珩齿或研齿。要求精度高且载荷不太大，且要求硬齿面的齿轮，可采用精滚齿后离子渗氮工艺。
齿轮制造工艺的发展，很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高两方面。近年来，随着齿轮装置向小型化、高速化、低噪声、高可靠性发展。硬齿面齿轮制造技术日益显示其重要性。高生产率的超硬刮削技术，高效和高精度的立方氮化硼（CBN) 砂轮磨齿等一系列新技术得到应用与推广。与硬齿面加工技术相适应，齿轮的热处理工艺越来越显得重要，例如齿轮渗碳采用气体渗碳法，尤其是采用离子真空渗碳法，对齿轮进行深层渗碳并能减少变形，缩短渗碳时间。
电子计算机的应用，促进了齿轮制造技术的发展，应用计算机编制工艺过程进行质量控制，使制造质量稳定可靠。用数控微机系统改造切齿机床，使机床实现所需的切齿运动，提高机床的运动精度，以及实现轮齿的修形。为了齿轮在工作状态下正常啮合，对于圆周速度超过100m/s的高速齿轮，由于运转中的热效应，应对齿面热变形进行修形。对于低速重载齿轮，采用硬齿面齿轮由于跑合性能不好，齿面负荷系数增加，导致整个齿轮装置系统产生一定的弹性变形，会产生沿齿向载荷分布不均，因此，必须齿向修形。总之，国内外对齿面修形技术已作为齿轮制造中的一项重要工作内容，尤其是在减小体积，提高承载能力方面更是如此。
3.2 常用齿形加工方法
齿轮齿形的加工方法包括无切屑加工和切削加工两大类。无切屑加工方法有：热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。切削加工方法可分为成形法和展成法两种，其加工精度
及适用范围见表1。
表1 齿轮齿形的常用切削方法
3.3 齿轮加工方法
齿轮的加工方法很多，但主要方法有滚齿、插齿、剃齿和磨齿。其他尚有铣齿、刨齿、梳齿、挤齿、珩齿和研齿等。近年来，在加工技术，如硬齿面技术、计算机数控技术等方面的发展，已使各种加工方法出现了崭新面貌。
（一）滚齿
滚齿于1897年即被应用，是目前应用最广的切齿方法，可加工渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮、棘轮、蜗轮和包络蜗杆。滚齿精度一般可达DIN4-7级。表面粗糙度Ra3.2-1.6μm。国产滚齿机（Y31800A ）加工最大直径达8m ，最大模数达40mm 。目前高速钢滚刀的切削速度可达100-200m/min，加工齿面硬度最高达300-400HB 。硬质合金滚刀切削速度可达300m/min滚切齿面硬度最高达HRC62。滚齿是一种高效切齿方法，如德国普发特公司p251滚齿机加工,m=3.75mm、z=29的齿轮，每小时达60件。目前滚齿的先进技术有：
1、多头滚刀滚齿一般双头滚刀可提高效率约40%，三头滚刀可提高效率约50%，德国利勃海尔齿轮加工设备有限公司建议滚刀头数可根据模数确定，如m=2.5mm时，滚刀头数最多可达7头，但滚刀各头之间的偏差影响齿轮的齿向精度。
2、滚齿机数控化或普通滚齿机安装数显装置80年代国外已制造了全数控（CNC ）机床，即用计算机数控，用电子系统协调机床各种运动，可减少调整时间和提高加工精度。如日本东芝公司研制的HSC 系列数控滚齿机，最大加工齿轮直径为3m ，模数为40mm 。上、下、前、后各轴位置精度为1μm/脉冲，工作台分度精度为0.9s/脉冲。装有精度为1μm的计数装置，吃刀深度和工作台的位置等可根据控制台的显示数字进行控制，分度和工作循环均由纸带编程控制。可进行斜齿、鼓形齿、锥齿等切削加工。
3、硬齿面滚齿技术—硬齿面滚齿扩展了滚齿领域，该方法也称刮削齿加工。刮削可作为大型齿轮磨前予加工工序，去掉淬火变形量，直到留有合理的磨削余量，以减少磨齿时间，降低成本。刮削作为精加工工序，可达到DIN3962的6级精度，如果与蜗杆珩齿相结合，可获得良好的齿面质量，避免磨削烧伤和裂纹。可比单纯磨齿提高效率1-5倍，费用降低一半
以上。
硬齿面滚齿的滚刀刀齿采用硬质合金或金属陶瓷材料，表层涂氮化钛，这些新材料已经能够控制刀具的崩刃。同时也提供了干式（不用切削油）切削的可能性干式切削优点是不需准备和处理冷却液，不要求油雾处理（由空气排放）的工作，干切屑无污染，零件也没有清理的要求。如果切削时使用切削油，则可提高刀寿命。
4、大型齿轮滚齿—大型齿轮滚齿，由于工件体积大，重量重，装卡不便。所以大型齿轮滚齿设备的发展趋势是综合性加工。如德国HURTH 公司的WF3500滚齿机，将滚齿、插齿、磨齿和齿轮检测集于一体，避免多次装卸。此外用工件交换工作台在机床外预装待加工齿轮，然后用上料装置送到机床上加工，以减少装机时间。对于滚齿刀、插齿刀、砂轮头和测量头的更换用快速刀具交换装置。
为提高生产率，还应用可转位硬质合金镶片滚刀切削速度比高速钢滚刀高5-8倍，不需重磨，可在机床上更换镶片。
目前大型滚齿机已能加工10m 以上的齿轮。如日本加工了直径11-14m 的天文望远镜转台精密齿轮，前苏联的5B348型滚齿机可加工直径12.5m 的齿轮。
（二）插齿和梳齿
插齿是一种广为采用的切齿方法，特别适合于加工内齿轮和多联齿轮。采用特殊刀具和附件后，还可加工无声链轮、棘轮、内外花键、齿形皮带轮、扇形齿轮、非完整齿齿轮、特殊齿形结合子、齿条、端面齿轮和锥度齿轮等。数控插齿机能加工椭圆齿轮、非圆齿轮和特殊形状的齿轮。插削速度最高可达1000-2500次/min冲程数。加工精度达5-6级。Maag 公司的SH-1200型插齿机可加工直径为12m 、模数为40mm 的齿轮。国产Y51200插齿机能加工直径为2mm ，模数20mm 的齿轮。
插齿效率受插齿机刀具往复运动机构的限制，最近采用刀具卸载使用静压轴承、增加刀架和立柱刚性等措施，新型插齿机冲程数明显提高，因而提高了插齿效率。在刀具方面，美国密芝根工具公司的多刀头插齿，效率比普通插齿提高5-10倍。
近年来，美国费洛公司、日本三菱公司和英国赛克斯公司均已制出微机数控插齿机。我国天津第一机床厂也研制了YD5132型插齿机，主传动用直流电机。工作台回转，刀具回转和工作台移动由数控系统单独控制。
硬齿面齿轮插削工艺，亦在试验。如成都工具研究所用AA 级硬质合金插齿刀，加工45-62HRC
的硬齿面齿轮，加工精度达6-7级（ JBI79-83），粗糙度达Ra0.4-0.8μm 。一定程度上可代替滚齿。
梳齿是用齿条刀插削圆柱齿轮。特点是加工精度高，可达DIN5级。由于刀具结构简单、制造刃磨方便，精度高、刃磨次数多，便于采用硬质合金刀片和立方氮化硼（CBC ）刀片加工淬硬齿轮。Maag 公司采用CBN 刀片加工淬硬齿轮，精度达到DIN5级。国外实践证明，当齿轮模数大于10-12mm 时，梳齿生产率比滚齿和插齿高。
梳齿机有两种形式.Magg 梳齿机加工时齿条刀仅作切削运动，由工件边转动、边沿齿条节线移动来形成展成运动。加工范围大，如SH-75K 型梳齿机可加工，m=1-10mm、直径小于750mm 的齿轮,SH-1200型梳齿机可加工m=2-70mm、直径2700-14000mm 的齿轮。另一种森德兰式梳齿机，加工时由齿条刀的移动和工件相应的转动形成展成运动，是大型卧式梳齿机床。
（三）剃齿
剃齿是一种高效齿轮精加工方法，最早于1926年在美国应用。和磨齿相比，剃齿具有效率高、成本低、齿面无烧伤和裂纹等优点。所以在成批生产的汽车、拖拉机和机床等齿轮加工中，得到广泛应用。对角剃齿法和径向剃齿法还可用于带台肩齿轮的精加工。国外剃齿机
最大加工直径已超过6m ，剃齿精度已达DIN5级。国产Y41125A 剃齿机可加工直径为1250mm ，模数为12mm 的齿轮。
为了扩展剃齿范围。日本用超硬高速钢剃齿刀加工硬度为450-475HBW 的中硬齿面齿轮，并开发了一种直线自动控制剃齿系统。正研究新型蜗杆式剃齿刀，用于剃削350HBS 的大模数（m=30mm）齿轮。在硬齿面剃齿方面，国外采用单刃型硬质合金剃齿刀，减轻剃削时的接触压力，使剃削成为可能。日本已用单刃硬质合金剃齿刀加工52-60HRC 的硬齿面齿轮，精度达6-7级以上，表面粗糙度值Ra6.3-1.25μm。前苏联研制的装配式硬质合金剃齿刀，可加工齿面硬度为45-48HRC 的齿轮。
为提高剃齿精度，前苏联研究了将刀具和工件之间的自由传动改为强制联系，设计同步传动装置，用齿条刀强制剃齿等。国内上海第二工业大学等单位，研究剃齿后齿形中凹现象及其消除办法，以降低啮合噪声。大连理工大学等单位采用间齿剃齿和负变位剃齿刀消除齿面中凹，取得了一定效果。
在剃齿机方面，德国HURTH 公司设计了半自动刀具和夹具交换系统，可通过按钮进行刀具或夹具的对中和夹紧。
剃齿刀的磨削是非常复杂且费时的工作。国外，如德国HURTH 公司，研制了电子滚切弧形传动鼓，使剃刀磨床实现内装式PC 机进行机床调整计算和坐标调整自动化。国内重庆大学研制的剃刀磨削数控砂轮修正器，已用于生产。
（四）磨齿
磨齿是获得高精度齿轮最有效和可靠的方法。发达国家都用硬齿面齿轮，磨齿成为高精度齿轮的主要加工方法。目前碟形砂轮和大平面砂轮磨齿精度可达DIN2级，但效率很低。蜗杆砂轮磨齿精度达DIN3-4级, 效率高, 适用于中、小模数齿轮磨齿, 但砂轮修正较为复杂。锥形砂轮磨齿精度达DIN4-5级，可磨削大齿轮，如德国Hofler 公司磨齿机可磨直径为3.5m ，模数为32mm 的齿轮, 效率较高。成形磨齿精度达DIN5级，机床简单，生产效率高，最大磨齿直径为4m ，模数为25mm ，适用于少齿数、大模数修形齿、5-6级精度齿轮的批量生产，但成形磨齿的砂轮修整较复杂，为此国内外已研制了数控修整装置。
磨齿的主要问题是效率低、成本高，尤其是大尺寸齿轮。所以提高磨齿效率，降低费用成为当前主要研究方向，在这方面，近年来出现的新技术有：
1、改进磨削方法 如减少磨削次数，压缩展成长度，缩短磨削冲程。为此Magg 公司提出了“k”一磨削法和Niles 公司提出了“双面磨削法”。Niles 和Hofle 公司生产了刚性好、精度可靠的单砂轮磨齿机，实现大进给量磨削，都提高了磨齿效率。
2、应用立方氮化硼（CBN ）砂轮高效磨齿CBN 砂轮具有硬度高、耐磨性好、寿命长、精度保持性好、切削性能好、热扩散系数大等优点。因此，用CBN 砂轮磨齿轮比用单晶钢玉砂轮磨削效率提高到5-10倍，被磨削表面不易发生烧伤和裂纹，表面呈压应力状态，疲劳强度高。
在国外用CBN 砂轮可获得高精度、高质量齿轮。如Magg 公司的轧机齿轮轴立式磨齿机，使用CBN 砂轮，变干磨为高生产、高精度的湿磨。格里生公司用CBN 碗形砂轮磨出相当于JISO 级精度轿车用锥齿轮。日本佐贺大学用CBN 碟形双砂轮0°磨削，实现了超精密镜面齿轮磨削，精度达ISOI 级。日本小松制作所开发的CBN 内齿轮成形磨齿机加工的齿面粗糙度可达Ra=4-6μm。
3、磨齿机采用数控（CNC ）技术 数控技术使磨齿机操作简便，减少了调整和停机间，提高了效率和自动化程度，获得了稳定和可靠的精度，使齿轮磨齿工艺发生了深刻变革。例如德国Niles 公司和Holler 公司的CNC 锥形砂轮磨齿机、胡尔特（HURTH ）公司的数控大平面砂轮磨齿机、德国、美国的数控成形砂轮磨齿机、瑞士、日本的数控蜗磨齿机，意大利SAMPUTENSILI 公司的数控成形磨齿机等，磨削过程由数控控制。
4、开拓新的磨削原理和磨齿工艺
瑞士赖斯豪尔公司新开发的RZP200型磨齿机采用了环面蜗杆砂轮磨削的连续成形磨齿工艺，其效率是普通磨齿法的5倍。
赖斯豪尔公司在RZ30IS 数控蜗杆砂轮磨齿机上采用深切缓进磨齿工艺使机床的磨齿效率提高5倍左右，并按需要可磨削各种修形齿轮。此外，还有连续修正缓进给强力磨，金刚石滚轮在磨削时始终与砂轮接触，对砂轮进行整形和修锐。
超高速磨削的发展，可进一步提高磨削效率，德国KAPP 公司研制的磨床，砂轮转速达60000r/min，线速度达250m/s。德国阿亨工业大学正在研究砂轮线速度为500m/s的超高速磨削技术。
3.4 齿轮工艺分类
齿轮工艺在本节中是指齿轮齿形的加工方法。齿形加工方法很多，根据齿形成形方法分，有成形法、展成法和仿形法。齿轮按其结构形状分，有圆柱齿轮、蜗轮蜗杆、圆锥齿轮和特种齿轮等。它们的加工方法主要有滚齿、铣齿、插齿、梳齿、刨齿、剃齿、珩齿、磨齿和挤齿等。
（一）圆柱齿轮加工方法
1、滚齿—在滚齿机上用滚刀滚齿，滚刀和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿轮的端截面上连续加工出整圈的齿，滚刀沿着齿轮的轴心线方向进给，加工出全齿轮宽度的齿。滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮与被切齿轮作空间啮合，滚刀头数z 1相当于斜齿轮齿数；滚齿的啮合关系，也可比作蜗杆副的啮合，滚刀刃位于蜗杆的螺纹表面上，滚刀转一圈，被加工齿轮转z 1 /z 圈。
滚齿机滚齿的滚刀主切削运动、齿形展成、分度、进给及差动等，是连续并同时进行的。加工斜齿轮，滚刀的进给与螺旋导程相关，运动关系是：进给距离等于齿轮的螺旋导程时，差动使齿轮转一圈。一种滚刀可以加工模数相同，齿数、螺旋角和变位量不同的多种齿轮。极小的仪表齿轮和很大的重型矿山齿轮都可以滚齿，生产效率较高，加工齿节距误差较小，质量比较稳定。
2、插齿—在插齿机上用插齿刀插齿，插齿刀和被加工齿轮按一定的速比转动，切出整圈齿轮的齿形、插齿刀的切削往复运动，切出全齿轮宽度的齿。
在插齿机上插齿，插齿刀与被加工齿轮的转动关系，犹如两个齿轮做无间隙的啮合。插齿分度和齿形展成加工是连续进行的。若插齿刀齿数是z 1，插齿刀转一转，被加工齿轮转z 1/z转。加工斜齿轮，插齿螺旋运动由螺旋套控制，被加工齿轮的螺旋角β，由螺旋套导程长度L 与插齿刀分圆直径d 1决定tanβ=d1 /L, 即被加工齿轮螺旋角等于插齿刀的螺旋角。
用插齿刀插齿，插齿啮合线长度与加工件齿数和插齿刀齿数z 1有关，一把插齿刀不能满足加工模数相同，齿数和修正系数不同的各种齿轮需要，插齿刀只能在一定的加工齿数范围内通用。插齿是内齿轮、多联齿轮的有效加工方法，广泛用于加工直齿轮，也可加工斜齿轮及人字齿轮，采取措施还可以加工齿条。
3、铣齿—铣齿属成形法加工齿轮，刀具的截形与被加工齿轮的齿槽形状相同，刀具沿齿轮的齿槽方向进给，一个齿槽铣完，被加工齿轮分度后，再铣第二个齿槽，齿轮的齿节距由分度控制。铣斜齿轮，铣刀的进给运动配合被加工齿轮转动，运动关系是，进给距离等于被加工齿轮的导程时，被加工齿轮转一转。由于齿轮的齿槽形状与齿轮的齿数、修正量、甚至齿厚公差有关，成形法铣齿难于实现刀具齿形与被加工齿轮齿槽都相同，实际上铣齿大都是近似齿形。大模数的齿轮，铣齿生产效率较高，铣齿广泛用于粗切齿。
（1）片（盘状）铣刀铣齿片铣刀铣齿，齿轮的模数大小不受限制。用于大模数、大螺旋角、多齿数的齿轮粗铣齿，比普通滚刀粗切齿，生产效率可显著提高。
（2）指形刀铣齿指形刀铣齿，刀具制造比较简便，适用于较大模数的齿轮粗精铣齿。可加
工齿面中间，无退刀槽的人字齿轮。
4、梳齿—在梳齿机上用梳齿刀梳齿，被加工齿轮相对梳齿刀按一定的速比转动和移动，切出齿轮的齿形，梳齿刀的切削往复运动加工出全齿宽的齿，刀齿节距和被加工齿轮的分度保证齿轮的齿节距。
梳齿机加工齿轮，梳齿刀与被加工齿轮的运动关系，犹如齿条与齿轮的啮合，也可以比做插齿的特例，即插齿刀的齿数无限大，刀具分圆变成直线。梳齿刀加工齿轮，梳齿刀可以是一个或多个刀齿，展成运动是直线。由于梳刀的一个刀齿只能在工件上切出一个齿槽，而且梳刀齿数有限，不可能连续切出齿轮的所有齿槽，为此，在一次展成运动之后，必须返回展成运动的起始位置，分度之后，再做下一次的齿形展成运动。梳齿机加工斜齿轮，螺旋角靠梳刀溜板搬度，被加工齿轮的螺旋角就是梳刀溜板搬转的角度。
梳齿机加工圆柱外齿轮，加工特点和插齿机大致相同。梳齿刀的切削条件和刀具制造精度优于插齿刀，所以梳齿精度较高。
5、磨齿—磨齿是齿轮的精加工方法，用砂轮对齿面进行磨削，磨齿可以磨削齿面淬硬的齿轮，消除热处理变形，提高齿轮精度。
（1）锥形砂轮磨齿 被加工齿轮相对砂轮按一定速比相互转动和移动，磨出齿轮的齿形，砂轮的往复运动，加工出全齿宽的齿。齿轮的齿节距由分度保证。砂轮与被加工齿轮的运动关系，犹如齿条和齿轮的啮合，磨齿循环运动与梳齿机梳齿基本相同。锥形砂轮的中间截面，形状与齿条的齿截面相同，磨齿时，砂轮锥面与齿面相切，接触只有一点，磨削直齿轮，可以做齿根和齿顶修形，以及磨鼓形齿等。
（2）碟形砂轮磨齿 砂轮形如碟子，用突起的砂轮边缘圆角或圆环磨齿，有0°和α°两种磨齿方法。0°磨齿法，被加工齿轮的基圆相对砂轮做纯滚动，砂轮磨削点在齿轮的基圆切线上，磨齿的循环次序是：往返滚动磨削一次，磨出一个齿槽的一段齿面；被加工齿轮沿齿槽方向不断的进给，再滚动磨削第二段齿面，直到一个齿槽磨削完成，被加工齿轮分度后再磨第二个齿槽。磨齿时，齿面与砂轮的棱边圆角相切，形成凹圆弧线的包络齿面。这种磨齿方法，砂轮与齿面只有很短一段圆弧接触，便于对齿根和齿顶修形，以及磨鼓形齿。α°磨齿法，用两片砂轮，砂轮的磨削面调整到相当于一片锥形砂轮的位置上。因此，磨齿运动与锥形砂轮磨齿运动几乎完全相同。碟形砂轮的磨削圆环面与齿面相切，接触是上下两段直线，即砂轮磨削圆环与齿面的相割线。上下两处的磨纹相互交叉，成网状磨纹。
（3）大平面砂轮磨齿 被加工齿轮相对砂轮按一定速比移动和相互转动，磨出齿轮的一侧齿面，齿节距由被加工齿轮分度保证。大平面砂轮磨齿，砂轮轴线与被加工齿轮的轴向位置固定不变，砂轮与被加工齿轮的运动关系，相当于齿条与齿轮一个侧齿面的啮合。砂轮与齿面相切，接触是直线，即砂轮与齿面长的相割线。因此，它只能磨齿面长度小于相割线的齿轮；一次磨削往复运动，磨出一个齿的一侧齿面，被加工齿轮分度后，再次磨削往复运动，磨出另一个齿的一侧齿面，齿轮的同侧齿面磨完之后，再磨另一侧齿面。
（4）蜗杆砂轮磨齿 砂轮和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿轮的端截面上磨出整圈的齿，砂轮沿齿槽方向进给，磨出全齿宽的齿。蜗杆砂轮磨齿，机床的运动关系与滚齿相同。是以砂轮代替滚刀对淬硬齿轮精加工的方法，砂轮与被加工齿轮的磨削接触为点接触。
（5）渐开线包络环面蜗杆砂轮磨齿 砂轮和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿轮的端截面上磨出整圈的齿形。渐开线包络环面蜗杆砂轮磨齿，机床的运动关系与滚齿相同，砂轮的截面形状与被磨齿轮截面形状基本相同，砂轮与齿轮的磨削接触为线接触。
（6）成形砂轮磨齿 与片铣刀铣齿方法基本相同，即以砂轮代替成形铣刀。
6、剃齿—在剃齿机上用剃齿刀剃齿，是齿轮精加工的一种方法，剃齿刀相当于齿面上开了很多刃的斜齿轮。它带动被加工齿轮相对转动，如同交错轴齿轮啮合，靠齿面上的相对滑动，剃齿刀切去齿面上很薄的一层金属，完成齿轮的精加工，剃齿机溜板的调整保证齿轮
的齿向加工正确。剃齿精度受剃前齿加工的精度限制。剃齿生产效率较高，适用于滚齿、插齿后的软齿面精加工。
7、挤齿—挤齿是齿轮精加工的一种方法，它用挤压轮对被加工齿轮的齿面进行挤压，提高齿轮的表面质量，挤齿适用于滚齿、插齿后的软齿面齿轮精加工。
8、珩齿—珩齿是齿轮精加工的一种方法，珩齿与剃齿的方法基本相同，即将剃齿刀换成形状相同的珩磨轮，靠齿面上的相对滑动，进行齿面抛光，被加工齿轮的齿面软硬均可。
（二）蜗杆副加工方法
1、蜗杆齿加工方法 蜗杆有圆柱蜗杆和环面蜗杆。蜗杆的齿形有直纹齿与曲线齿等。加工圆柱蜗杆用普通车床，刀具相对被加工蜗杆做圆柱螺旋运动。加工环面蜗杆需改装普通车床或用普通滚齿机加专用工具，刀具相对被加工蜗杆作圆弧面螺旋运动，蜗杆齿加工方法有车齿、铣齿、磨齿等。
（1）蜗杆车齿 各种蜗杆都可以用（成形）车刀车齿，车刀材料有高速钢与硬质合金等，分别适用于软齿面和硬齿面蜗杆加工。
（2）蜗杆铣齿 即用铣刀代替车刀车齿，铣刀种类有片（盘状）铣刀、内齿盘铣刀、指形刀等，铣齿加工的齿表面比较粗糙。用于粗加工，比车床车齿生产率高。
①片（盘状）铣刀铣蜗杆齿，适用于中小模数的蜗杆铣齿，但不是所有齿形的蜗杆都能用铣齿。
②内齿盘铣刀铣蜗杆齿，适用于中小模数的圆柱蜗杆铣齿。
③指形刀铣蜗杆齿，适用于较大模数的蜗杆粗铣齿。从理论上讲各种蜗杆都可以用指形刀精铣齿。
（3）蜗杆磨齿 即以砂轮代替车刀粗加工蜗杆齿面，尤其适用于齿面淬硬的蜗杆。蜗杆磨齿砂轮有圆盘形和指形两种，磨齿原理分别与片铣刀和指形铣刀加工蜗杆相同。但指形砂轮的磨削效率低，且齿形精度较难控制，实际应用很少。
2、蜗轮齿加工方法 蜗轮的齿形种类与蜗杆的齿形种类相对应，加工刀具有滚刀、切向进给滚刀、剃齿刀、多齿飞刀、单齿飞刀等，进给方式有径向进给和切向进给两种。滚齿原理相当于蜗杆副的啮合，即蜗轮切齿刀具与被加工蜗轮的运动关系，就相当于蜗杆带动蜗轮转动的运动关系，刀刃位于蜗杆表面上，刀具和被加工蜗轮有规律的相对转动，切出蜗轮齿形。切齿成形方法属于展成法。
（三）锥齿轮加工方法
锥齿轮的齿形有直齿（包括斜齿）、弧齿、摆线齿、螺线齿等种类，加工方法有刨齿、刀盘滚切铣齿、片（盘状）铣刀铣齿、指形铣刀铣齿等。
1、 直齿（包括斜齿）锥齿轮加工
（1）刨齿、直齿锥齿轮刨齿有展成法和仿形法两种。展成法刨直齿锥齿轮，用上下两个刨刀。刨刀有两个运动：一是刨刀的直线切削往复运动；二是刨刀随摇台的平面回转运动，刀具与被加工锥齿轮的运动关系，相当于一个平顶或平面齿轮的齿与被加工锥齿轮的啮合。刀具展成切齿循环一次，加工出一个齿，被加工锥齿轮分度后，加工第二个齿。斜齿锥齿轮刨齿，与上述直齿锥齿轮展成法刨齿相似。不同之处是：刨刀的切削运动往复直线不和摇台回转轴线相交，而是和斜齿锥齿轮的工艺圆相切仿形法刨齿，用上下两个刨刀，刨刀有三个运动，一是切削往复直线运动，二是切削进给运动，三是随进给运动而产生上下刨刀夹角变化的圆平面回转运动。被加工齿轮则固定不动。切削进给运动把刨刀的溜板与仿形模板相联，使仿形曲线与进给回转圆心构成一个直线族齿曲面，刨刀尖在直线族齿曲面上往复切削，刨出齿面。一次仿形循环，刨出一个齿，被加工锥齿轮分度，再刨另一个齿。
（2）圆拉刀铣齿属成形法，适用于较小模数锥齿轮的大批量生产。一种齿轮需要一种专用圆拉刀，圆拉刀连续转动，同时沿齿槽方向移动，一个刀齿铣出一个齿槽截面齿形。圆拉刀
转动到缺口处，被加工锥齿轮分度，同时圆拉刀退刀，进行下一个齿槽加工。
（3）双刀盘铣齿，用铣刀刃旋转切削，代替刨刀往复切削。生产效率高，适用于中小模数锥齿轮加工，加工原理与展成法刨齿基本相同，并且类似于大平面砂轮磨齿，加工齿面宽度与刀盘直径有关。双刀盘有两种结构形式，第一种刀盘结构形式类似片（盘状）铣刀，第二种刀盘结构类似端铣刀，第一种刀盘切齿，刀刃旋转面与被加工锥齿轮的齿面相切，第二种刀盘切齿，刀刃旋转面与被加工锥齿轮的成形齿面只有一点相切，齿向是鼓形齿。
（4）成形刀具铣齿，铣刀有片（盘状）铣刀和指形铣刀两类，前者适用于中小模数的锥齿轮加工，后者适用于大中模数的锥齿轮加工。铣齿方法有单面法和双面法两种，前者一个齿槽的左右两侧齿面要分别两次铣成，后者一个齿槽的左右两侧齿面可一次铣成，铣齿时，铣刀切削沿齿槽方向进给，一个齿槽铣完后，被加工锥齿轮分度，再铣另一个齿槽。锥齿轮的齿槽形状沿其齿宽按比例变化，成形法铣齿无法做到这一点，只能加工出近似齿形。
（5）磨齿，与双刀盘铣齿中第二种刀盘铣齿方法相同，是用砂轮代替刀盘精加工齿面的一种方法，加工齿向是鼓形齿。
2、弧齿锥齿轮加工
弧齿锥齿轮铣齿：弧齿锥齿轮用铣刀盘铣齿，铣刀盘在铣齿机摇台上做旋转切削运动，摇台与被加工锥齿轮做相对滚动。刀盘与被加工锥齿轮的运动关系，相当于一个平顶或平面圆弧齿轮与被加工锥齿轮的啮合，加工所得齿形是近似的渐开线齿形。刀盘滚切展成循环一次，加工出一个齿或一个齿侧面。被加工齿轮分度后，再加工另一个齿或另一个齿侧面。加工齿形有收缩齿和等高齿两种。
收缩齿锥齿轮的轮齿大小两端与对应的直径大小成比例，即齿的面锥、节锥、根锥三者角度大小不相等。加工这种锥齿轮，铣刀盘的旋转轴线要垂直齿根锥面，理想的齿和槽是大小成比例的。等高齿锥齿轮的轮齿大小两端等高，小齿轮的轮齿大小两端等厚，大齿轮的槽，大小两端等宽，齿轮的面锥、节锥和根锥互相平行。加工一对相啮合的这种锥齿轮需要三种铣刀盘，即加工大齿轮用一种刀盘，加工小齿轮需要用与加工大齿轮的刀盘相当的内齿和外齿刀盘各一种。这种齿形的锥齿轮优点是：接触区易于调整和控制。若把被加工锥齿轮的轴心线调整到与机床摇台轴心线相错的位置，可加工准双曲面锥齿轮副。
弧齿锥齿轮磨齿：弧齿锥齿轮磨齿就是用砂轮代替刀盘进行齿面精加工。磨齿方法和原理与用刀盘铣齿的方法和原理相同。
3、 长幅外摆线锥齿轮加工
长幅外摆线锥齿轮，指锥齿轮齿线的平面展开图是长幅外摆线。这种锥齿轮的铣齿特点是：若机床摇台固定不动，刀盘与被加工锥齿轮相对转动，可以连续切齿，即同时完成齿槽切削和分度。铣刀盘与被加工锥齿轮的转动速比，等于被加工锥齿轮的定圆半径与铣刀盘的滚圆半径之比，也等于被加工锥齿轮齿数与铣刀盘的内外刀齿组数之比，或者说铣刀盘转过内外一组刀齿，被加工锥齿轮转过一个齿节距。若铣刀盘随机床摇台与被加工锥齿轮相对滚动切齿，则一次滚动可同时完成分度和齿形与齿向的加工。长辐外摆线锥齿轮，因为加工机床和切齿刀盘的结构不同，有奥利康、克林根、格利森等齿制，克林根制铣齿刀盘，内外刀齿为分式结构，两组刀齿不同圆心，便于调整机床达到最佳啮合接触区。若把被加工锥齿轮的轴心线调整到与机床摇台轴心线相错的位置，可加工双曲面锥齿轮副。
4、 螺线锥齿轮加工
螺线锥齿轮用指形刀铣齿，在指形刀做切削进给的同时，被加工锥齿轮匀速转动，铣出螺线齿槽，一个齿槽铣完，被加工锥齿轮分度，再铣另一个齿槽。圆弧齿形的指形刀或近似渐开线齿形的指形刀，可以分别加工出圆弧齿形或近似渐开线齿形的螺线锥齿轮。
（四）特种齿轮加工方法
特种齿轮包括非圆齿轮，谐波齿轮和摆线齿轮等。其加工方法都是相应的滚齿、铣齿、
插齿、磨齿等方法的特殊应用。如插齿方法与数控技术配合，改变插齿运动的瞬时速比和插齿中心距等，可以加工非圆齿轮。改变砂轮形状和磨齿的运动关系，可以磨削摆线齿轮等。
3.5 齿轮加工工艺路线
齿轮加工工艺路线可以总结为如下表2
表2 齿轮加工工艺路线
4 齿轮的发展趋势
国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展．特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点．为达到齿轮装置小型化目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸；也可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后，使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势，在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效；现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中，行星齿轮以其体积小、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。
由于机械设备向大型化发展，齿轮的工作参数提高了。如高速齿轮的传递功率为1000-30000kw 。齿轮圆周速度为20~200m／s （1200-12000r ／min ），设计工作寿命为5X104-10X104小时；轧钢机齿轮的圆周速度已由每秒几米提高到20m/s，甚至30～50m/s。传递扭炬达l00~200t.m, 要求使用寿命在20～30年以上。这些齿轮的精度等级一般在3～8级。并对平稳性与噪声有较高的要求。对于高速齿轮（包括透平机械齿轮）。在圆周速度超过100m ／s 时 由于运转中的热效应 要求在设计始对产生的热变形进行修正，使齿轮在工作时达到一个正常的啮合状态。特别对于高速重载齿轮。更要加以考虑。其次，对于低速重载齿轮 如轧钢机齿轮，由于采用硬齿面齿轮后，其齿面负荷系数增加而引起的整个齿轮装置系统的弹性变形变得突出了，所以有时也要对反映到齿面的弹性变形进行修正。这种对齿轮轮齿修形的技术是目前大功率、高速、重载齿轮制造的一个重要趋势。在齿轮制造技术方面．重点是进行硬齿面加工，尤其是大型硬齿面齿轮的切切与热处理工艺的发展，如超硬切齿、滚内齿、成形磨齿、大模数齿轮珩齿、弹性砂轮抛光、轮齿修形、以及深层沙碳等新工艺正在生产上不断地试验与应用。
齿轮制造工艺的发展很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高．自七十年代以来各种齿轮的制造精度，普遍提高一级左右．有的甚至2～3级．一般低速齿轮精度由过去的8～9级提高到7～8级。机床齿轮由6～8级提高到4～6级。轧机齿轮由7～8级提高到5～6级。 对于模数不大的中小规格齿轮，由于高性能滚齿机的开发，加上刀具材料的改善，滚齿效率有了显著提高。采用多头滚刀，在大进给且条件下，可达到的切削速度为90m/s。如用超硬滚刀加工模数3左右的调质钢齿轮，切削过度可达200m ／s ．提高插齿效率，要受到插齿机刀具往复运动机构的限制。最近在开发采用刀具卸载，使用静压轴承，增强刀架与立柱刚性等新结构后，效率有明显提高。新型插齿机的冲程数可达到2000次／分。
由于硬齿面齿轮广泛应用，以及高速、高性能要求的齿轮日益增多，因此要求磨齿加工，在效率和质量上都要提高。一般来说。展成法磨齿用得较普遍．而成形法磨齿则少．MAAG 磨齿法，虽然磨齿精度高，但效率低。不适合重磨削。而Niles 与Hofler 公司生产的单砂轮磨齿机刚性好 精度可靠，适合于大进给量加工，效率高。近年来，为提高效率也在改进磨制方法，如减少磨削次数，压缩展成长度，缩短尾削冲程；为此MAAG 公司提出的"K" 一磨削法与Niles 公司提出的" 双面磨削法" 都提高了实际磨削效率。目前对于成批磨削中、小用数齿轮，倾向于采用蜗杆砂轮磨齿机，磨削效率很高，对于磨削大模数齿轮，除可应用能重磨削的单砂轮磨齿外，采用成形图削方法。也是一种高效磨削的有效途径。
此外，还有一些新的工艺方法，如美国格利森公司研制的G －TRACNo765型轨道式切齿机，每小时能加工88个齿轮，比普通滚齿机提高3～4倍。双刀盘高效切齿工艺．切削速度可达137m/s，粗、精加工一个m=1.5mm、外径24．43mm 、齿宽19mm 的斜齿轮，只需6秒钟，其效率为该齿的5～10倍．美国密芝根工具公司的多刀头插齿，效率比普通插齿提高5~10倍，汽车行业齿轮冷成型工艺，冷挤、热轧等少无切削工艺也不断获得新的发展。
关于齿轮材料与热处理．随着便自面齿轮的发展，也逐渐受到人们的重视。
齿轮用钢的发展趋势；一是含Cr ，Ni ，Mo 的低合金钢；二是硼钢；三是碳氮共渗用钢；四是易切削钢。由于我国缺乏Ni 、Cr ，常用20CrMnTi 渗碳钢或用含硼加稀土钢。重型机械常用18CrMnNiMo 渗碳钢或中碳合金钢。机床行业食用40Cr ，38CrMoAl 等钢以及高速齿轮用25Cr2MoV 钢进行氮化。
渗碳淬火齿轮可以获得高的表面硬度、耐磨性、韧性和抗冲击性能，能提供高的抗点蚀、抗疲劳性能。心部和渗碳层的性能主要取决于选用何种热处理工艺，如将齿轮调质处理到360HB 时，其齿面接触疲劳极限应力ph ．-750N/mm2，如表面淬火到HRC56-60-时，pJ1500N/mm2,如表面渗碳到同样硬度时yi.-1200N/mm2，对于调质齿轮．由于齿轮刀具材料的改进．已将小齿轮的齿面硬度提高到360HB, 大齿轮提高到280HB 以上。
齿轮渗碳大多数采用气体渗碳法。常用丙烷气发生炉生成气体，送入渗碳炉进行，也有用液注式渗碳炉，使有机液体在炉内气化进行渗碳．这种方法占地少，原料与处理费用低：炉子不稳定工作时间也短，有利于节约能源和成本．最近发展的真空离渗碳法，尤其对于深层渗碳要求的齿轮，可进一步缩短时间，减少变形。
电子计算机在各工业领域的应用；促进了各项技术的发展．同样，在齿轮的设计、计算方面进展也很快，人们利用计算机能对各种可能的设计方实进行计算、分析和比较，并通过优选，取得较为理想的结果．例如在分析齿面接触区，求啮合线与相对速度夹角中，对弹流润滑计算以及几何参数计算等方面编制了程序。还有，在齿轮修形计算与齿轮承载能力计算方面都编有程序．我国已编制了GB3480-83渐开线圆柱齿轮承载能力计算标准的程序软件, 供生产应用．在齿轮加工方面，可以利用计算机控制整个切齿过程．使制造质量稳定可靠．目前，国内在研究应用微机对弧齿锥齿轮的切齿调整卡进行计算，可对加工偏差及时调整．使齿面接触达到比较理想的位置，并大大提高了工效。此外，根据数控原理，应用微机对环面蜗杆螺旋齿面进行抛物线修形，已经应用于生产。虽然这方面的工作在国内还处于起步阶段，但它对提高齿轮制造质量和技术水平具有重要意义。
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（作者郑重声明：本次大作业是本人自己所做，对于齿轮加工技术方法是查找相关资料总结的，此部分没有什么创新，只是复述了前人的成果。由于接触时间短，文章中定有很多不足，希望在今后的学习中改进文中的不足。）
齿轮技术的研究现状及发展趋势
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（大连理工大学 机械工程学院 辽宁 大连 116024）
摘要：齿轮是现代机械传动中的重要组成部分。大至宇宙飞船, 小至手表、精密仪器, 从国防机械到民用机械， 从重工业机械到轻工业、农业机械, 无不广泛地采用齿轮传动。本文根据当前国内外齿轮技术的发展状况, 主要对齿轮的加工技术进行综述, 并简单地对齿轮的发展趋势进行预测。
关键词：齿轮 精密仪器 传动 加工技术
The Research Situation and Development Trend of Gear Technology
WANG Wei
(School of Mechanical Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, 116024)
Abstract: Both the spacecraft, watch or precision instrument, gear is the important part of modern mechanical drives. Gear drive is widely adopted from defense machinery to civil machinery, and from industrial machinery to light industrial and agricultural machinery. In this paper, according to the current domestic and international gear technology development, the gear processing technology was mainly reviewed, and the gear trend was forecasted simply.
Key Words： Gear Precision Instrument Gear drive processing technology
0 前言
齿轮传动是机械传动中的主要形式之一, 由于它具有速比范围大、功率范围广、结构紧凑可靠等优点, 已广泛应用于各种机械设备和仪器仪表中, 成为现有机械产品中所占比重最大的一种传动。齿轮从发明到现在经历了无数次更新换代, 主要向高速、重载、平稳性、体积小、低噪等方向发展。本文将主要介绍齿轮的发展历程，对齿轮的加工技术进行全面综述，并简单预测齿轮的发展趋势。
1 齿轮的发展历程
齿轮的发展要追溯到公元前, 迄今已有3000年的历史。远古时代人们为了传递动力, 发明了齿轮, 这一发明实现了转动的传递, 在我国汉代发明的指南车上就有齿轮的传动装置, 当时的齿轮是用木料制造或用金属铸成的, 只能传递轴间的回转运动, 不能保证传动平衡性, 同时齿轮的承载能力也很小。在国外, 机械传动的记载始于古罗马时代, 人们在水力碾磨中也用到了木制齿轮传动, 但齿轮的齿形是直线形, 同样不能保证运动的平稳性, 并且木制齿轮的承载能力也受到限制。在瑞典, 人们在谷物碾磨中使用石头做成斜齿轮传递动力, 虽然比木制齿轮承载能力高, 但加工困难。到了14世纪, 钟的发明使人们开始研究金属齿轮传动以减小尺寸, 以便在钟中得到应用。18世纪初, 蒸汽机问世, 并被很快运用, 这进一步促进了齿轮传动的发展。此外, 这一时期水力纺织机械、冶金机械的发明与运用, 又促使大功率、高质量的木制、金属的齿轮传动问世。在齿轮材料没有改进的情况下, 19世纪末期, 人们开始研究齿轮的齿形, 并向小型化、长寿命、更可靠的齿轮传动装置发展, 促进了对齿轮传动的
研究, 20世纪初摆线齿轮和渐开线齿轮相继出现。但由于摆线齿轮制造和安装较困难, 限制了发展, 目前只在钟表领域应用。渐开线齿轮传动的类型有直齿轮、斜齿轮、锥齿轮和蜗杆传动,20世纪60-70年代我国渐开线齿轮主要采用滚齿加工工艺, 用这种方法生产的齿轮硬度不高, 接触强度低、寿命短, 而用在船舶、电厂涡轮机的大型高速齿轮传动由于其节线速度高, 要求这些齿轮有高精度, 于是加速了磨齿加工工艺的发展。斜齿轮是在直齿轮的基础上发展起来的, 由于直齿轮寿命短, 承载能力有限等缺点, 从而在后来的机械传动装置中, 人们开始尝试在同样厚度的齿轮上, 增加接触线长度的斜齿, 即斜齿轮, 它无论在性能上还是加工上, 都较直齿轮复杂, 但在斜齿轮的传动过程中, 存在着对传动系统不利的啮合力的轴向分力, 为此又发明了人字齿轮, 但人字齿轮的加工更复杂。21世纪随着材料科学的发展, 齿轮由金属材料逐渐向高分子材料转变, 如塑料齿轮已被广泛应用, 以减轻齿轮的重量。
随着生活质量的提高, 对使用工具也越来越追求完善, 为了实现传动性能的优化, 人们对齿轮的认识逐渐深入。20世纪40年代, 渐开线理论开始出现, 到50年代为了提高承载能力, 提出了齿轮齿廓和齿向修形的设计方法。60年代, 人们开始研究直齿、斜齿和锥齿轮等的表面疲劳强度和可靠性, 研究表明渐开线齿轮传动在啮合点是纯滚动, 因此其传动平稳性、效率、使用寿命受到限制。在国际齿轮会议上Essen 提出圆弧齿轮具有润滑性能好的特点, 啮合摩檫损失减小, 提高了齿轮的寿命。70年代, 出现了曲线锥齿轮、环面蜗杆、点接触蜗杆以及圆弧齿轮等新型传动装置。80年代, 齿轮传动系统中又增加了少齿差行星传动、新型伺服传动、新型蜗杆传动等新类型。这时的设计理论有弹性变形、热变形、制造误差的啮合理论、局部共轭、失配啮合理论等。90年代国外的产品在技术上普遍经历了一次新的更新换代, 使承载能力大幅提高, 模块化设计程度更高, 更容易实现零件的批量化生产, 此外进一步采取降噪措施, 改进了密封和外观。
2 齿轮常用材料及其选择
齿轮是现代机械中应用最广泛的一种机械传动零件，合理地选择和使用金属材料尤为重要。大致上讲，应主要满足齿轮材料所需的机械性能、工艺性能和经济性要求三个方面：
1、满足齿轮材料的机械性能
材料的机械性能包括强度、硬度、塑性及韧性等，反映材料在使用过程中所表现出来的特性。齿轮在啮合时齿面接触处有接触应力，齿根部有最大弯曲应力，可能产生齿面或齿体强度失效。齿面各点都有相对滑动，会产生磨损。齿轮主要的失效形式有齿面点蚀、齿面胶合、齿面塑性变形和轮齿折断等。因此要求齿轮材料有高的弯曲疲劳强度和接触疲劳强度，齿面要有足够的硬度和耐磨性，芯部要有一定的强度和韧性。
2、满足齿轮材料的工艺性能
材料的工艺性能是指材料本身能够适应各种加工工艺要求的能力。齿轮的制造要经过锻造、切削加工和热处理等几种加工，因此选材时要对材料的工艺性能加以注意。一般来说，碳钢的锻造、切削加工等工艺性能较好，其机械性能可以满足一般工作条件的要求。但强度不够高，淬透性较差。而合金钢淬透性好、强度高，但锻造、切削加工性能较差。我们可以通过改变工艺规程、热处理方法等途经来改善材料的工艺性能。
3、满足齿轮材料的经济性要求
所谓经济性是指最小的耗费取得最大的经济效益。在满足使用性能的前提下，选用齿轮材料还应注意尽量降低零件的总成本。我们可以从以下几方面考虑： 从材料本身价格来考虑。碳钢和铸铁的价格是比较低廉的，因此在满足零件机械性能的前提下选用碳钢和铸铁，不仅具有较好的加工工艺性能，而且可降低成本。从金属资源和供应情况来看，应尽可能减少材料的进口量及价格昂贵材料的使用量。从齿轮生产过程的耗费来考虑：采用不同的热处理方法相对加工费用也不一样；通过改进热处理工艺也可以降低成本；所选钢种应尽量少而
集中，以便采购和管理；我们还可以通过改进工艺来提高经济效益。
3 齿轮的加工技术
3.1 齿轮制造现状
随着汽车制造业的发展，齿轮行业通过大量引进高端设备使加工能力有了长足的进步与国际先进水平已相当接近。国产齿轮加工机床已基本形成了较完整的系列已开发出技术含量具有国际水准的螺旋锥齿轮六轴数控磨床，但齿轮机床总体制造水平在精度、寿命、稳定性、数控技术应用等方面与欧美相比存在较大差距目前国内齿轮加工行业的精加工特别是数控齿轮机床仍然以进口设备为主。如德国普发特公司、瑞士莱斯豪尔公司的圆柱齿轮滚齿、磨齿机等，美国格里森公司、德国克林贝格公司（含原瑞士奥利康）的螺旋锥齿轮铣齿、磨齿、研齿机以及齿轮测量中心在国内仍居显著的优势地位。
机械传动具有恒功率输出、承载能力大、规率高、寿命长、可靠性高、结构紧凑等优点，广泛用于各种机械设备和仪器仪表中。齿轮传动是机械传动的主要形式。齿轮是机器的基础件，其质量、性能、寿命直接影响整机的技术经济指标，齿轮因其形状复杂、技术问题多，制造难度较大，所以齿轮制造水平在较大程度上反映一个国家机械工业的水平。
我国在发展齿轮生产方面，到70年代末，已基本形成齿轮制造工业的完整体系。齿轮制造技术是获得优质齿轮的关键。齿轮加工的工艺，因齿轮结构形状、精度等级、生产条件可采用不同的方案，概括起来有齿坯加工、齿形加工、热处理和热处理后精加工四个阶段。齿坯加工必须保证加工基准面精度。热处理直接决定轮齿的内在质量，齿形加工和热处理后的精加工是制造的关键，也反映了齿轮制造的水平。
在齿轮加工工艺上，对软齿面和中硬齿面齿轮（300-400HBS ），一般工艺方法为调质后滚齿或插齿。对大模数齿轮则采用粗滚齿—调质—精滚齿。对汽车、拖拉机、机床等齿轮，批量大，要求精度高，采用滚齿或插齿后，再进行剃齿或珩齿。齿面感应淬火的齿轮（42-52HRC ），其工艺为滚齿或插齿、剃齿、感应淬火，再剃齿或珩齿。对于硬齿面齿轮，一般先滚齿或插齿，有时还剃齿，热处理后精整基准面，轮齿变形大时，进行磨齿。轮齿变形较小，且精度要求在7 级和7级以下的齿轮，热处理后可采用珩齿或研齿。要求精度高且载荷不太大，且要求硬齿面的齿轮，可采用精滚齿后离子渗氮工艺。
齿轮制造工艺的发展，很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高两方面。近年来，随着齿轮装置向小型化、高速化、低噪声、高可靠性发展。硬齿面齿轮制造技术日益显示其重要性。高生产率的超硬刮削技术，高效和高精度的立方氮化硼（CBN) 砂轮磨齿等一系列新技术得到应用与推广。与硬齿面加工技术相适应，齿轮的热处理工艺越来越显得重要，例如齿轮渗碳采用气体渗碳法，尤其是采用离子真空渗碳法，对齿轮进行深层渗碳并能减少变形，缩短渗碳时间。
电子计算机的应用，促进了齿轮制造技术的发展，应用计算机编制工艺过程进行质量控制，使制造质量稳定可靠。用数控微机系统改造切齿机床，使机床实现所需的切齿运动，提高机床的运动精度，以及实现轮齿的修形。为了齿轮在工作状态下正常啮合，对于圆周速度超过100m/s的高速齿轮，由于运转中的热效应，应对齿面热变形进行修形。对于低速重载齿轮，采用硬齿面齿轮由于跑合性能不好，齿面负荷系数增加，导致整个齿轮装置系统产生一定的弹性变形，会产生沿齿向载荷分布不均，因此，必须齿向修形。总之，国内外对齿面修形技术已作为齿轮制造中的一项重要工作内容，尤其是在减小体积，提高承载能力方面更是如此。
3.2 常用齿形加工方法
齿轮齿形的加工方法包括无切屑加工和切削加工两大类。无切屑加工方法有：热轧、冷挤、模锻、精密铸造和粉末冶金等。切削加工方法可分为成形法和展成法两种，其加工精度
及适用范围见表1。
表1 齿轮齿形的常用切削方法
3.3 齿轮加工方法
齿轮的加工方法很多，但主要方法有滚齿、插齿、剃齿和磨齿。其他尚有铣齿、刨齿、梳齿、挤齿、珩齿和研齿等。近年来，在加工技术，如硬齿面技术、计算机数控技术等方面的发展，已使各种加工方法出现了崭新面貌。
（一）滚齿
滚齿于1897年即被应用，是目前应用最广的切齿方法，可加工渐开线齿轮、圆弧齿轮、摆线齿轮、链轮、棘轮、蜗轮和包络蜗杆。滚齿精度一般可达DIN4-7级。表面粗糙度Ra3.2-1.6μm。国产滚齿机（Y31800A ）加工最大直径达8m ，最大模数达40mm 。目前高速钢滚刀的切削速度可达100-200m/min，加工齿面硬度最高达300-400HB 。硬质合金滚刀切削速度可达300m/min滚切齿面硬度最高达HRC62。滚齿是一种高效切齿方法，如德国普发特公司p251滚齿机加工,m=3.75mm、z=29的齿轮，每小时达60件。目前滚齿的先进技术有：
1、多头滚刀滚齿一般双头滚刀可提高效率约40%，三头滚刀可提高效率约50%，德国利勃海尔齿轮加工设备有限公司建议滚刀头数可根据模数确定，如m=2.5mm时，滚刀头数最多可达7头，但滚刀各头之间的偏差影响齿轮的齿向精度。
2、滚齿机数控化或普通滚齿机安装数显装置80年代国外已制造了全数控（CNC ）机床，即用计算机数控，用电子系统协调机床各种运动，可减少调整时间和提高加工精度。如日本东芝公司研制的HSC 系列数控滚齿机，最大加工齿轮直径为3m ，模数为40mm 。上、下、前、后各轴位置精度为1μm/脉冲，工作台分度精度为0.9s/脉冲。装有精度为1μm的计数装置，吃刀深度和工作台的位置等可根据控制台的显示数字进行控制，分度和工作循环均由纸带编程控制。可进行斜齿、鼓形齿、锥齿等切削加工。
3、硬齿面滚齿技术—硬齿面滚齿扩展了滚齿领域，该方法也称刮削齿加工。刮削可作为大型齿轮磨前予加工工序，去掉淬火变形量，直到留有合理的磨削余量，以减少磨齿时间，降低成本。刮削作为精加工工序，可达到DIN3962的6级精度，如果与蜗杆珩齿相结合，可获得良好的齿面质量，避免磨削烧伤和裂纹。可比单纯磨齿提高效率1-5倍，费用降低一半
以上。
硬齿面滚齿的滚刀刀齿采用硬质合金或金属陶瓷材料，表层涂氮化钛，这些新材料已经能够控制刀具的崩刃。同时也提供了干式（不用切削油）切削的可能性干式切削优点是不需准备和处理冷却液，不要求油雾处理（由空气排放）的工作，干切屑无污染，零件也没有清理的要求。如果切削时使用切削油，则可提高刀寿命。
4、大型齿轮滚齿—大型齿轮滚齿，由于工件体积大，重量重，装卡不便。所以大型齿轮滚齿设备的发展趋势是综合性加工。如德国HURTH 公司的WF3500滚齿机，将滚齿、插齿、磨齿和齿轮检测集于一体，避免多次装卸。此外用工件交换工作台在机床外预装待加工齿轮，然后用上料装置送到机床上加工，以减少装机时间。对于滚齿刀、插齿刀、砂轮头和测量头的更换用快速刀具交换装置。
为提高生产率，还应用可转位硬质合金镶片滚刀切削速度比高速钢滚刀高5-8倍，不需重磨，可在机床上更换镶片。
目前大型滚齿机已能加工10m 以上的齿轮。如日本加工了直径11-14m 的天文望远镜转台精密齿轮，前苏联的5B348型滚齿机可加工直径12.5m 的齿轮。
（二）插齿和梳齿
插齿是一种广为采用的切齿方法，特别适合于加工内齿轮和多联齿轮。采用特殊刀具和附件后，还可加工无声链轮、棘轮、内外花键、齿形皮带轮、扇形齿轮、非完整齿齿轮、特殊齿形结合子、齿条、端面齿轮和锥度齿轮等。数控插齿机能加工椭圆齿轮、非圆齿轮和特殊形状的齿轮。插削速度最高可达1000-2500次/min冲程数。加工精度达5-6级。Maag 公司的SH-1200型插齿机可加工直径为12m 、模数为40mm 的齿轮。国产Y51200插齿机能加工直径为2mm ，模数20mm 的齿轮。
插齿效率受插齿机刀具往复运动机构的限制，最近采用刀具卸载使用静压轴承、增加刀架和立柱刚性等措施，新型插齿机冲程数明显提高，因而提高了插齿效率。在刀具方面，美国密芝根工具公司的多刀头插齿，效率比普通插齿提高5-10倍。
近年来，美国费洛公司、日本三菱公司和英国赛克斯公司均已制出微机数控插齿机。我国天津第一机床厂也研制了YD5132型插齿机，主传动用直流电机。工作台回转，刀具回转和工作台移动由数控系统单独控制。
硬齿面齿轮插削工艺，亦在试验。如成都工具研究所用AA 级硬质合金插齿刀，加工45-62HRC
的硬齿面齿轮，加工精度达6-7级（ JBI79-83），粗糙度达Ra0.4-0.8μm 。一定程度上可代替滚齿。
梳齿是用齿条刀插削圆柱齿轮。特点是加工精度高，可达DIN5级。由于刀具结构简单、制造刃磨方便，精度高、刃磨次数多，便于采用硬质合金刀片和立方氮化硼（CBC ）刀片加工淬硬齿轮。Maag 公司采用CBN 刀片加工淬硬齿轮，精度达到DIN5级。国外实践证明，当齿轮模数大于10-12mm 时，梳齿生产率比滚齿和插齿高。
梳齿机有两种形式.Magg 梳齿机加工时齿条刀仅作切削运动，由工件边转动、边沿齿条节线移动来形成展成运动。加工范围大，如SH-75K 型梳齿机可加工，m=1-10mm、直径小于750mm 的齿轮,SH-1200型梳齿机可加工m=2-70mm、直径2700-14000mm 的齿轮。另一种森德兰式梳齿机，加工时由齿条刀的移动和工件相应的转动形成展成运动，是大型卧式梳齿机床。
（三）剃齿
剃齿是一种高效齿轮精加工方法，最早于1926年在美国应用。和磨齿相比，剃齿具有效率高、成本低、齿面无烧伤和裂纹等优点。所以在成批生产的汽车、拖拉机和机床等齿轮加工中，得到广泛应用。对角剃齿法和径向剃齿法还可用于带台肩齿轮的精加工。国外剃齿机
最大加工直径已超过6m ，剃齿精度已达DIN5级。国产Y41125A 剃齿机可加工直径为1250mm ，模数为12mm 的齿轮。
为了扩展剃齿范围。日本用超硬高速钢剃齿刀加工硬度为450-475HBW 的中硬齿面齿轮，并开发了一种直线自动控制剃齿系统。正研究新型蜗杆式剃齿刀，用于剃削350HBS 的大模数（m=30mm）齿轮。在硬齿面剃齿方面，国外采用单刃型硬质合金剃齿刀，减轻剃削时的接触压力，使剃削成为可能。日本已用单刃硬质合金剃齿刀加工52-60HRC 的硬齿面齿轮，精度达6-7级以上，表面粗糙度值Ra6.3-1.25μm。前苏联研制的装配式硬质合金剃齿刀，可加工齿面硬度为45-48HRC 的齿轮。
为提高剃齿精度，前苏联研究了将刀具和工件之间的自由传动改为强制联系，设计同步传动装置，用齿条刀强制剃齿等。国内上海第二工业大学等单位，研究剃齿后齿形中凹现象及其消除办法，以降低啮合噪声。大连理工大学等单位采用间齿剃齿和负变位剃齿刀消除齿面中凹，取得了一定效果。
在剃齿机方面，德国HURTH 公司设计了半自动刀具和夹具交换系统，可通过按钮进行刀具或夹具的对中和夹紧。
剃齿刀的磨削是非常复杂且费时的工作。国外，如德国HURTH 公司，研制了电子滚切弧形传动鼓，使剃刀磨床实现内装式PC 机进行机床调整计算和坐标调整自动化。国内重庆大学研制的剃刀磨削数控砂轮修正器，已用于生产。
（四）磨齿
磨齿是获得高精度齿轮最有效和可靠的方法。发达国家都用硬齿面齿轮，磨齿成为高精度齿轮的主要加工方法。目前碟形砂轮和大平面砂轮磨齿精度可达DIN2级，但效率很低。蜗杆砂轮磨齿精度达DIN3-4级, 效率高, 适用于中、小模数齿轮磨齿, 但砂轮修正较为复杂。锥形砂轮磨齿精度达DIN4-5级，可磨削大齿轮，如德国Hofler 公司磨齿机可磨直径为3.5m ，模数为32mm 的齿轮, 效率较高。成形磨齿精度达DIN5级，机床简单，生产效率高，最大磨齿直径为4m ，模数为25mm ，适用于少齿数、大模数修形齿、5-6级精度齿轮的批量生产，但成形磨齿的砂轮修整较复杂，为此国内外已研制了数控修整装置。
磨齿的主要问题是效率低、成本高，尤其是大尺寸齿轮。所以提高磨齿效率，降低费用成为当前主要研究方向，在这方面，近年来出现的新技术有：
1、改进磨削方法 如减少磨削次数，压缩展成长度，缩短磨削冲程。为此Magg 公司提出了“k”一磨削法和Niles 公司提出了“双面磨削法”。Niles 和Hofle 公司生产了刚性好、精度可靠的单砂轮磨齿机，实现大进给量磨削，都提高了磨齿效率。
2、应用立方氮化硼（CBN ）砂轮高效磨齿CBN 砂轮具有硬度高、耐磨性好、寿命长、精度保持性好、切削性能好、热扩散系数大等优点。因此，用CBN 砂轮磨齿轮比用单晶钢玉砂轮磨削效率提高到5-10倍，被磨削表面不易发生烧伤和裂纹，表面呈压应力状态，疲劳强度高。
在国外用CBN 砂轮可获得高精度、高质量齿轮。如Magg 公司的轧机齿轮轴立式磨齿机，使用CBN 砂轮，变干磨为高生产、高精度的湿磨。格里生公司用CBN 碗形砂轮磨出相当于JISO 级精度轿车用锥齿轮。日本佐贺大学用CBN 碟形双砂轮0°磨削，实现了超精密镜面齿轮磨削，精度达ISOI 级。日本小松制作所开发的CBN 内齿轮成形磨齿机加工的齿面粗糙度可达Ra=4-6μm。
3、磨齿机采用数控（CNC ）技术 数控技术使磨齿机操作简便，减少了调整和停机间，提高了效率和自动化程度，获得了稳定和可靠的精度，使齿轮磨齿工艺发生了深刻变革。例如德国Niles 公司和Holler 公司的CNC 锥形砂轮磨齿机、胡尔特（HURTH ）公司的数控大平面砂轮磨齿机、德国、美国的数控成形砂轮磨齿机、瑞士、日本的数控蜗磨齿机，意大利SAMPUTENSILI 公司的数控成形磨齿机等，磨削过程由数控控制。
4、开拓新的磨削原理和磨齿工艺
瑞士赖斯豪尔公司新开发的RZP200型磨齿机采用了环面蜗杆砂轮磨削的连续成形磨齿工艺，其效率是普通磨齿法的5倍。
赖斯豪尔公司在RZ30IS 数控蜗杆砂轮磨齿机上采用深切缓进磨齿工艺使机床的磨齿效率提高5倍左右，并按需要可磨削各种修形齿轮。此外，还有连续修正缓进给强力磨，金刚石滚轮在磨削时始终与砂轮接触，对砂轮进行整形和修锐。
超高速磨削的发展，可进一步提高磨削效率，德国KAPP 公司研制的磨床，砂轮转速达60000r/min，线速度达250m/s。德国阿亨工业大学正在研究砂轮线速度为500m/s的超高速磨削技术。
3.4 齿轮工艺分类
齿轮工艺在本节中是指齿轮齿形的加工方法。齿形加工方法很多，根据齿形成形方法分，有成形法、展成法和仿形法。齿轮按其结构形状分，有圆柱齿轮、蜗轮蜗杆、圆锥齿轮和特种齿轮等。它们的加工方法主要有滚齿、铣齿、插齿、梳齿、刨齿、剃齿、珩齿、磨齿和挤齿等。
（一）圆柱齿轮加工方法
1、滚齿—在滚齿机上用滚刀滚齿，滚刀和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿轮的端截面上连续加工出整圈的齿，滚刀沿着齿轮的轴心线方向进给，加工出全齿轮宽度的齿。滚刀相当于一个螺旋角很大的斜齿轮与被切齿轮作空间啮合，滚刀头数z 1相当于斜齿轮齿数；滚齿的啮合关系，也可比作蜗杆副的啮合，滚刀刃位于蜗杆的螺纹表面上，滚刀转一圈，被加工齿轮转z 1 /z 圈。
滚齿机滚齿的滚刀主切削运动、齿形展成、分度、进给及差动等，是连续并同时进行的。加工斜齿轮，滚刀的进给与螺旋导程相关，运动关系是：进给距离等于齿轮的螺旋导程时，差动使齿轮转一圈。一种滚刀可以加工模数相同，齿数、螺旋角和变位量不同的多种齿轮。极小的仪表齿轮和很大的重型矿山齿轮都可以滚齿，生产效率较高，加工齿节距误差较小，质量比较稳定。
2、插齿—在插齿机上用插齿刀插齿，插齿刀和被加工齿轮按一定的速比转动，切出整圈齿轮的齿形、插齿刀的切削往复运动，切出全齿轮宽度的齿。
在插齿机上插齿，插齿刀与被加工齿轮的转动关系，犹如两个齿轮做无间隙的啮合。插齿分度和齿形展成加工是连续进行的。若插齿刀齿数是z 1，插齿刀转一转，被加工齿轮转z 1/z转。加工斜齿轮，插齿螺旋运动由螺旋套控制，被加工齿轮的螺旋角β，由螺旋套导程长度L 与插齿刀分圆直径d 1决定tanβ=d1 /L, 即被加工齿轮螺旋角等于插齿刀的螺旋角。
用插齿刀插齿，插齿啮合线长度与加工件齿数和插齿刀齿数z 1有关，一把插齿刀不能满足加工模数相同，齿数和修正系数不同的各种齿轮需要，插齿刀只能在一定的加工齿数范围内通用。插齿是内齿轮、多联齿轮的有效加工方法，广泛用于加工直齿轮，也可加工斜齿轮及人字齿轮，采取措施还可以加工齿条。
3、铣齿—铣齿属成形法加工齿轮，刀具的截形与被加工齿轮的齿槽形状相同，刀具沿齿轮的齿槽方向进给，一个齿槽铣完，被加工齿轮分度后，再铣第二个齿槽，齿轮的齿节距由分度控制。铣斜齿轮，铣刀的进给运动配合被加工齿轮转动，运动关系是，进给距离等于被加工齿轮的导程时，被加工齿轮转一转。由于齿轮的齿槽形状与齿轮的齿数、修正量、甚至齿厚公差有关，成形法铣齿难于实现刀具齿形与被加工齿轮齿槽都相同，实际上铣齿大都是近似齿形。大模数的齿轮，铣齿生产效率较高，铣齿广泛用于粗切齿。
（1）片（盘状）铣刀铣齿片铣刀铣齿，齿轮的模数大小不受限制。用于大模数、大螺旋角、多齿数的齿轮粗铣齿，比普通滚刀粗切齿，生产效率可显著提高。
（2）指形刀铣齿指形刀铣齿，刀具制造比较简便，适用于较大模数的齿轮粗精铣齿。可加
工齿面中间，无退刀槽的人字齿轮。
4、梳齿—在梳齿机上用梳齿刀梳齿，被加工齿轮相对梳齿刀按一定的速比转动和移动，切出齿轮的齿形，梳齿刀的切削往复运动加工出全齿宽的齿，刀齿节距和被加工齿轮的分度保证齿轮的齿节距。
梳齿机加工齿轮，梳齿刀与被加工齿轮的运动关系，犹如齿条与齿轮的啮合，也可以比做插齿的特例，即插齿刀的齿数无限大，刀具分圆变成直线。梳齿刀加工齿轮，梳齿刀可以是一个或多个刀齿，展成运动是直线。由于梳刀的一个刀齿只能在工件上切出一个齿槽，而且梳刀齿数有限，不可能连续切出齿轮的所有齿槽，为此，在一次展成运动之后，必须返回展成运动的起始位置，分度之后，再做下一次的齿形展成运动。梳齿机加工斜齿轮，螺旋角靠梳刀溜板搬度，被加工齿轮的螺旋角就是梳刀溜板搬转的角度。
梳齿机加工圆柱外齿轮，加工特点和插齿机大致相同。梳齿刀的切削条件和刀具制造精度优于插齿刀，所以梳齿精度较高。
5、磨齿—磨齿是齿轮的精加工方法，用砂轮对齿面进行磨削，磨齿可以磨削齿面淬硬的齿轮，消除热处理变形，提高齿轮精度。
（1）锥形砂轮磨齿 被加工齿轮相对砂轮按一定速比相互转动和移动，磨出齿轮的齿形，砂轮的往复运动，加工出全齿宽的齿。齿轮的齿节距由分度保证。砂轮与被加工齿轮的运动关系，犹如齿条和齿轮的啮合，磨齿循环运动与梳齿机梳齿基本相同。锥形砂轮的中间截面，形状与齿条的齿截面相同，磨齿时，砂轮锥面与齿面相切，接触只有一点，磨削直齿轮，可以做齿根和齿顶修形，以及磨鼓形齿等。
（2）碟形砂轮磨齿 砂轮形如碟子，用突起的砂轮边缘圆角或圆环磨齿，有0°和α°两种磨齿方法。0°磨齿法，被加工齿轮的基圆相对砂轮做纯滚动，砂轮磨削点在齿轮的基圆切线上，磨齿的循环次序是：往返滚动磨削一次，磨出一个齿槽的一段齿面；被加工齿轮沿齿槽方向不断的进给，再滚动磨削第二段齿面，直到一个齿槽磨削完成，被加工齿轮分度后再磨第二个齿槽。磨齿时，齿面与砂轮的棱边圆角相切，形成凹圆弧线的包络齿面。这种磨齿方法，砂轮与齿面只有很短一段圆弧接触，便于对齿根和齿顶修形，以及磨鼓形齿。α°磨齿法，用两片砂轮，砂轮的磨削面调整到相当于一片锥形砂轮的位置上。因此，磨齿运动与锥形砂轮磨齿运动几乎完全相同。碟形砂轮的磨削圆环面与齿面相切，接触是上下两段直线，即砂轮磨削圆环与齿面的相割线。上下两处的磨纹相互交叉，成网状磨纹。
（3）大平面砂轮磨齿 被加工齿轮相对砂轮按一定速比移动和相互转动，磨出齿轮的一侧齿面，齿节距由被加工齿轮分度保证。大平面砂轮磨齿，砂轮轴线与被加工齿轮的轴向位置固定不变，砂轮与被加工齿轮的运动关系，相当于齿条与齿轮一个侧齿面的啮合。砂轮与齿面相切，接触是直线，即砂轮与齿面长的相割线。因此，它只能磨齿面长度小于相割线的齿轮；一次磨削往复运动，磨出一个齿的一侧齿面，被加工齿轮分度后，再次磨削往复运动，磨出另一个齿的一侧齿面，齿轮的同侧齿面磨完之后，再磨另一侧齿面。
（4）蜗杆砂轮磨齿 砂轮和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿轮的端截面上磨出整圈的齿，砂轮沿齿槽方向进给，磨出全齿宽的齿。蜗杆砂轮磨齿，机床的运动关系与滚齿相同。是以砂轮代替滚刀对淬硬齿轮精加工的方法，砂轮与被加工齿轮的磨削接触为点接触。
（5）渐开线包络环面蜗杆砂轮磨齿 砂轮和被加工齿轮按一定的速比转动，在齿轮的端截面上磨出整圈的齿形。渐开线包络环面蜗杆砂轮磨齿，机床的运动关系与滚齿相同，砂轮的截面形状与被磨齿轮截面形状基本相同，砂轮与齿轮的磨削接触为线接触。
（6）成形砂轮磨齿 与片铣刀铣齿方法基本相同，即以砂轮代替成形铣刀。
6、剃齿—在剃齿机上用剃齿刀剃齿，是齿轮精加工的一种方法，剃齿刀相当于齿面上开了很多刃的斜齿轮。它带动被加工齿轮相对转动，如同交错轴齿轮啮合，靠齿面上的相对滑动，剃齿刀切去齿面上很薄的一层金属，完成齿轮的精加工，剃齿机溜板的调整保证齿轮
的齿向加工正确。剃齿精度受剃前齿加工的精度限制。剃齿生产效率较高，适用于滚齿、插齿后的软齿面精加工。
7、挤齿—挤齿是齿轮精加工的一种方法，它用挤压轮对被加工齿轮的齿面进行挤压，提高齿轮的表面质量，挤齿适用于滚齿、插齿后的软齿面齿轮精加工。
8、珩齿—珩齿是齿轮精加工的一种方法，珩齿与剃齿的方法基本相同，即将剃齿刀换成形状相同的珩磨轮，靠齿面上的相对滑动，进行齿面抛光，被加工齿轮的齿面软硬均可。
（二）蜗杆副加工方法
1、蜗杆齿加工方法 蜗杆有圆柱蜗杆和环面蜗杆。蜗杆的齿形有直纹齿与曲线齿等。加工圆柱蜗杆用普通车床，刀具相对被加工蜗杆做圆柱螺旋运动。加工环面蜗杆需改装普通车床或用普通滚齿机加专用工具，刀具相对被加工蜗杆作圆弧面螺旋运动，蜗杆齿加工方法有车齿、铣齿、磨齿等。
（1）蜗杆车齿 各种蜗杆都可以用（成形）车刀车齿，车刀材料有高速钢与硬质合金等，分别适用于软齿面和硬齿面蜗杆加工。
（2）蜗杆铣齿 即用铣刀代替车刀车齿，铣刀种类有片（盘状）铣刀、内齿盘铣刀、指形刀等，铣齿加工的齿表面比较粗糙。用于粗加工，比车床车齿生产率高。
①片（盘状）铣刀铣蜗杆齿，适用于中小模数的蜗杆铣齿，但不是所有齿形的蜗杆都能用铣齿。
②内齿盘铣刀铣蜗杆齿，适用于中小模数的圆柱蜗杆铣齿。
③指形刀铣蜗杆齿，适用于较大模数的蜗杆粗铣齿。从理论上讲各种蜗杆都可以用指形刀精铣齿。
（3）蜗杆磨齿 即以砂轮代替车刀粗加工蜗杆齿面，尤其适用于齿面淬硬的蜗杆。蜗杆磨齿砂轮有圆盘形和指形两种，磨齿原理分别与片铣刀和指形铣刀加工蜗杆相同。但指形砂轮的磨削效率低，且齿形精度较难控制，实际应用很少。
2、蜗轮齿加工方法 蜗轮的齿形种类与蜗杆的齿形种类相对应，加工刀具有滚刀、切向进给滚刀、剃齿刀、多齿飞刀、单齿飞刀等，进给方式有径向进给和切向进给两种。滚齿原理相当于蜗杆副的啮合，即蜗轮切齿刀具与被加工蜗轮的运动关系，就相当于蜗杆带动蜗轮转动的运动关系，刀刃位于蜗杆表面上，刀具和被加工蜗轮有规律的相对转动，切出蜗轮齿形。切齿成形方法属于展成法。
（三）锥齿轮加工方法
锥齿轮的齿形有直齿（包括斜齿）、弧齿、摆线齿、螺线齿等种类，加工方法有刨齿、刀盘滚切铣齿、片（盘状）铣刀铣齿、指形铣刀铣齿等。
1、 直齿（包括斜齿）锥齿轮加工
（1）刨齿、直齿锥齿轮刨齿有展成法和仿形法两种。展成法刨直齿锥齿轮，用上下两个刨刀。刨刀有两个运动：一是刨刀的直线切削往复运动；二是刨刀随摇台的平面回转运动，刀具与被加工锥齿轮的运动关系，相当于一个平顶或平面齿轮的齿与被加工锥齿轮的啮合。刀具展成切齿循环一次，加工出一个齿，被加工锥齿轮分度后，加工第二个齿。斜齿锥齿轮刨齿，与上述直齿锥齿轮展成法刨齿相似。不同之处是：刨刀的切削运动往复直线不和摇台回转轴线相交，而是和斜齿锥齿轮的工艺圆相切仿形法刨齿，用上下两个刨刀，刨刀有三个运动，一是切削往复直线运动，二是切削进给运动，三是随进给运动而产生上下刨刀夹角变化的圆平面回转运动。被加工齿轮则固定不动。切削进给运动把刨刀的溜板与仿形模板相联，使仿形曲线与进给回转圆心构成一个直线族齿曲面，刨刀尖在直线族齿曲面上往复切削，刨出齿面。一次仿形循环，刨出一个齿，被加工锥齿轮分度，再刨另一个齿。
（2）圆拉刀铣齿属成形法，适用于较小模数锥齿轮的大批量生产。一种齿轮需要一种专用圆拉刀，圆拉刀连续转动，同时沿齿槽方向移动，一个刀齿铣出一个齿槽截面齿形。圆拉刀
转动到缺口处，被加工锥齿轮分度，同时圆拉刀退刀，进行下一个齿槽加工。
（3）双刀盘铣齿，用铣刀刃旋转切削，代替刨刀往复切削。生产效率高，适用于中小模数锥齿轮加工，加工原理与展成法刨齿基本相同，并且类似于大平面砂轮磨齿，加工齿面宽度与刀盘直径有关。双刀盘有两种结构形式，第一种刀盘结构形式类似片（盘状）铣刀，第二种刀盘结构类似端铣刀，第一种刀盘切齿，刀刃旋转面与被加工锥齿轮的齿面相切，第二种刀盘切齿，刀刃旋转面与被加工锥齿轮的成形齿面只有一点相切，齿向是鼓形齿。
（4）成形刀具铣齿，铣刀有片（盘状）铣刀和指形铣刀两类，前者适用于中小模数的锥齿轮加工，后者适用于大中模数的锥齿轮加工。铣齿方法有单面法和双面法两种，前者一个齿槽的左右两侧齿面要分别两次铣成，后者一个齿槽的左右两侧齿面可一次铣成，铣齿时，铣刀切削沿齿槽方向进给，一个齿槽铣完后，被加工锥齿轮分度，再铣另一个齿槽。锥齿轮的齿槽形状沿其齿宽按比例变化，成形法铣齿无法做到这一点，只能加工出近似齿形。
（5）磨齿，与双刀盘铣齿中第二种刀盘铣齿方法相同，是用砂轮代替刀盘精加工齿面的一种方法，加工齿向是鼓形齿。
2、弧齿锥齿轮加工
弧齿锥齿轮铣齿：弧齿锥齿轮用铣刀盘铣齿，铣刀盘在铣齿机摇台上做旋转切削运动，摇台与被加工锥齿轮做相对滚动。刀盘与被加工锥齿轮的运动关系，相当于一个平顶或平面圆弧齿轮与被加工锥齿轮的啮合，加工所得齿形是近似的渐开线齿形。刀盘滚切展成循环一次，加工出一个齿或一个齿侧面。被加工齿轮分度后，再加工另一个齿或另一个齿侧面。加工齿形有收缩齿和等高齿两种。
收缩齿锥齿轮的轮齿大小两端与对应的直径大小成比例，即齿的面锥、节锥、根锥三者角度大小不相等。加工这种锥齿轮，铣刀盘的旋转轴线要垂直齿根锥面，理想的齿和槽是大小成比例的。等高齿锥齿轮的轮齿大小两端等高，小齿轮的轮齿大小两端等厚，大齿轮的槽，大小两端等宽，齿轮的面锥、节锥和根锥互相平行。加工一对相啮合的这种锥齿轮需要三种铣刀盘，即加工大齿轮用一种刀盘，加工小齿轮需要用与加工大齿轮的刀盘相当的内齿和外齿刀盘各一种。这种齿形的锥齿轮优点是：接触区易于调整和控制。若把被加工锥齿轮的轴心线调整到与机床摇台轴心线相错的位置，可加工准双曲面锥齿轮副。
弧齿锥齿轮磨齿：弧齿锥齿轮磨齿就是用砂轮代替刀盘进行齿面精加工。磨齿方法和原理与用刀盘铣齿的方法和原理相同。
3、 长幅外摆线锥齿轮加工
长幅外摆线锥齿轮，指锥齿轮齿线的平面展开图是长幅外摆线。这种锥齿轮的铣齿特点是：若机床摇台固定不动，刀盘与被加工锥齿轮相对转动，可以连续切齿，即同时完成齿槽切削和分度。铣刀盘与被加工锥齿轮的转动速比，等于被加工锥齿轮的定圆半径与铣刀盘的滚圆半径之比，也等于被加工锥齿轮齿数与铣刀盘的内外刀齿组数之比，或者说铣刀盘转过内外一组刀齿，被加工锥齿轮转过一个齿节距。若铣刀盘随机床摇台与被加工锥齿轮相对滚动切齿，则一次滚动可同时完成分度和齿形与齿向的加工。长辐外摆线锥齿轮，因为加工机床和切齿刀盘的结构不同，有奥利康、克林根、格利森等齿制，克林根制铣齿刀盘，内外刀齿为分式结构，两组刀齿不同圆心，便于调整机床达到最佳啮合接触区。若把被加工锥齿轮的轴心线调整到与机床摇台轴心线相错的位置，可加工双曲面锥齿轮副。
4、 螺线锥齿轮加工
螺线锥齿轮用指形刀铣齿，在指形刀做切削进给的同时，被加工锥齿轮匀速转动，铣出螺线齿槽，一个齿槽铣完，被加工锥齿轮分度，再铣另一个齿槽。圆弧齿形的指形刀或近似渐开线齿形的指形刀，可以分别加工出圆弧齿形或近似渐开线齿形的螺线锥齿轮。
（四）特种齿轮加工方法
特种齿轮包括非圆齿轮，谐波齿轮和摆线齿轮等。其加工方法都是相应的滚齿、铣齿、
插齿、磨齿等方法的特殊应用。如插齿方法与数控技术配合，改变插齿运动的瞬时速比和插齿中心距等，可以加工非圆齿轮。改变砂轮形状和磨齿的运动关系，可以磨削摆线齿轮等。
3.5 齿轮加工工艺路线
齿轮加工工艺路线可以总结为如下表2
表2 齿轮加工工艺路线
4 齿轮的发展趋势
国际上，动力传动齿轮装置正沿着小型化、高速化、标准化方向发展．特殊齿轮的应用、行星齿轮装置的发展、低振动、低噪声齿轮装置的研制是齿轮设计方面的一些特点．为达到齿轮装置小型化目的，可以提高现有渐开线齿轮的承载推力。各国普遍采用硬齿面技术，提高硬度以缩小装置的尺寸；也可应用以圆弧齿轮为代表的特殊齿形。英法合作研制的舰载直升飞机主传动系统采用圆弧齿轮后，使减速器高度大为降低。随着船舶动力由中速柴油机代替的趋势，在大型船上采用大功率行星齿轮装置确有成效；现在冶金、矿山、水泥一轧机等大型传动装置中，行星齿轮以其体积小、同轴性好、效率高的优点而应用愈来愈多。
由于机械设备向大型化发展，齿轮的工作参数提高了。如高速齿轮的传递功率为1000-30000kw 。齿轮圆周速度为20~200m／s （1200-12000r ／min ），设计工作寿命为5X104-10X104小时；轧钢机齿轮的圆周速度已由每秒几米提高到20m/s，甚至30～50m/s。传递扭炬达l00~200t.m, 要求使用寿命在20～30年以上。这些齿轮的精度等级一般在3～8级。并对平稳性与噪声有较高的要求。对于高速齿轮（包括透平机械齿轮）。在圆周速度超过100m ／s 时 由于运转中的热效应 要求在设计始对产生的热变形进行修正，使齿轮在工作时达到一个正常的啮合状态。特别对于高速重载齿轮。更要加以考虑。其次，对于低速重载齿轮 如轧钢机齿轮，由于采用硬齿面齿轮后，其齿面负荷系数增加而引起的整个齿轮装置系统的弹性变形变得突出了，所以有时也要对反映到齿面的弹性变形进行修正。这种对齿轮轮齿修形的技术是目前大功率、高速、重载齿轮制造的一个重要趋势。在齿轮制造技术方面．重点是进行硬齿面加工，尤其是大型硬齿面齿轮的切切与热处理工艺的发展，如超硬切齿、滚内齿、成形磨齿、大模数齿轮珩齿、弹性砂轮抛光、轮齿修形、以及深层沙碳等新工艺正在生产上不断地试验与应用。
齿轮制造工艺的发展很大程度上表现在精度等级与生产效率的提高．自七十年代以来各种齿轮的制造精度，普遍提高一级左右．有的甚至2～3级．一般低速齿轮精度由过去的8～9级提高到7～8级。机床齿轮由6～8级提高到4～6级。轧机齿轮由7～8级提高到5～6级。 对于模数不大的中小规格齿轮，由于高性能滚齿机的开发，加上刀具材料的改善，滚齿效率有了显著提高。采用多头滚刀，在大进给且条件下，可达到的切削速度为90m/s。如用超硬滚刀加工模数3左右的调质钢齿轮，切削过度可达200m ／s ．提高插齿效率，要受到插齿机刀具往复运动机构的限制。最近在开发采用刀具卸载，使用静压轴承，增强刀架与立柱刚性等新结构后，效率有明显提高。新型插齿机的冲程数可达到2000次／分。
由于硬齿面齿轮广泛应用，以及高速、高性能要求的齿轮日益增多，因此要求磨齿加工，在效率和质量上都要提高。一般来说。展成法磨齿用得较普遍．而成形法磨齿则少．MAAG 磨齿法，虽然磨齿精度高，但效率低。不适合重磨削。而Niles 与Hofler 公司生产的单砂轮磨齿机刚性好 精度可靠，适合于大进给量加工，效率高。近年来，为提高效率也在改进磨制方法，如减少磨削次数，压缩展成长度，缩短尾削冲程；为此MAAG 公司提出的"K" 一磨削法与Niles 公司提出的" 双面磨削法" 都提高了实际磨削效率。目前对于成批磨削中、小用数齿轮，倾向于采用蜗杆砂轮磨齿机，磨削效率很高，对于磨削大模数齿轮，除可应用能重磨削的单砂轮磨齿外，采用成形图削方法。也是一种高效磨削的有效途径。
此外，还有一些新的工艺方法，如美国格利森公司研制的G －TRACNo765型轨道式切齿机，每小时能加工88个齿轮，比普通滚齿机提高3～4倍。双刀盘高效切齿工艺．切削速度可达137m/s，粗、精加工一个m=1.5mm、外径24．43mm 、齿宽19mm 的斜齿轮，只需6秒钟，其效率为该齿的5～10倍．美国密芝根工具公司的多刀头插齿，效率比普通插齿提高5~10倍，汽车行业齿轮冷成型工艺，冷挤、热轧等少无切削工艺也不断获得新的发展。
关于齿轮材料与热处理．随着便自面齿轮的发展，也逐渐受到人们的重视。
齿轮用钢的发展趋势；一是含Cr ，Ni ，Mo 的低合金钢；二是硼钢；三是碳氮共渗用钢；四是易切削钢。由于我国缺乏Ni 、Cr ，常用20CrMnTi 渗碳钢或用含硼加稀土钢。重型机械常用18CrMnNiMo 渗碳钢或中碳合金钢。机床行业食用40Cr ，38CrMoAl 等钢以及高速齿轮用25Cr2MoV 钢进行氮化。
渗碳淬火齿轮可以获得高的表面硬度、耐磨性、韧性和抗冲击性能，能提供高的抗点蚀、抗疲劳性能。心部和渗碳层的性能主要取决于选用何种热处理工艺，如将齿轮调质处理到360HB 时，其齿面接触疲劳极限应力ph ．-750N/mm2，如表面淬火到HRC56-60-时，pJ1500N/mm2,如表面渗碳到同样硬度时yi.-1200N/mm2，对于调质齿轮．由于齿轮刀具材料的改进．已将小齿轮的齿面硬度提高到360HB, 大齿轮提高到280HB 以上。
齿轮渗碳大多数采用气体渗碳法。常用丙烷气发生炉生成气体，送入渗碳炉进行，也有用液注式渗碳炉，使有机液体在炉内气化进行渗碳．这种方法占地少，原料与处理费用低：炉子不稳定工作时间也短，有利于节约能源和成本．最近发展的真空离渗碳法，尤其对于深层渗碳要求的齿轮，可进一步缩短时间，减少变形。
电子计算机在各工业领域的应用；促进了各项技术的发展．同样，在齿轮的设计、计算方面进展也很快，人们利用计算机能对各种可能的设计方实进行计算、分析和比较，并通过优选，取得较为理想的结果．例如在分析齿面接触区，求啮合线与相对速度夹角中，对弹流润滑计算以及几何参数计算等方面编制了程序。还有，在齿轮修形计算与齿轮承载能力计算方面都编有程序．我国已编制了GB3480-83渐开线圆柱齿轮承载能力计算标准的程序软件, 供生产应用．在齿轮加工方面，可以利用计算机控制整个切齿过程．使制造质量稳定可靠．目前，国内在研究应用微机对弧齿锥齿轮的切齿调整卡进行计算，可对加工偏差及时调整．使齿面接触达到比较理想的位置，并大大提高了工效。此外，根据数控原理，应用微机对环面蜗杆螺旋齿面进行抛物线修形，已经应用于生产。虽然这方面的工作在国内还处于起步阶段，但它对提高齿轮制造质量和技术水平具有重要意义。
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（作者郑重声明：本次大作业是本人自己所做，对于齿轮加工技术方法是查找相关资料总结的，此部分没有什么创新，只是复述了前人的成果。由于接触时间短，文章中定有很多不足，希望在今后的学习中改进文中的不足。）