一、毛坯制备

1.锻造

• 适用材料：中碳钢（如45#钢）、合金钢（如20CrMnTi）。

• 工艺目的：通过塑性变形消除内部缺陷，细化晶粒，提高材料力学性能。

• 关键控制：控制锻造比和终锻温度，避免过热或过烧。

2.铸造

• 适用场景：复杂形状或大型齿轮轴（如重型机械）。

• 材料选择：铸铁（如HT250）或铸钢。

• 工艺优化：采用精密铸造技术（如熔模铸造）减少后续加工量。

二、粗加工阶段

1.车削加工

工序内容：

• 粗车外圆：留余量（通常0.5-1mm）供后续精加工。

• 端面加工：保证轴向尺寸精度。

• 中心孔加工：为后续磨削提供定位基准。

设备选择：普通车床或数控车床（CNC）。

刀具要求：硬质合金刀具，主偏角90°以减少径向力。

2.铣削加工

• 适用场景：键槽、花键等特征加工。

• 工艺优化：采用高速铣削（HSC）提高效率，减少热变形。

三、热处理工艺

1.调质处理

• 工艺流程：淬火（840-860℃油淬）+ 高温回火（550-650℃）。

• 目的：获得回火索氏体组织，提高综合力学性能（强度、韧性平衡）。

• 适用材料：中碳钢（如45#钢）。

2.渗碳淬火

• 工艺流程：渗碳（900-950℃）+ 淬火（油或水）+ 低温回火（150-200℃）。

• 目的：表面形成高硬度马氏体（HRC58-62），心部保持韧性。

• 适用材料：低碳合金钢（如20CrMnTi）。

3.氮化处理

• 工艺特点：气体氮化（500-550℃）或离子氮化，表面硬度达HRC65以上。

• 优势：变形小，耐磨性高，适用于精密齿轮轴。

四、精加工阶段

1.磨削加工

外圆磨削：

• 设备：外圆磨床或数控磨床。

• 精度：IT5-IT6级，圆度≤0.002mm。

内孔磨削：

• 适用场景：空心齿轮轴。

• 关键控制：防止磨削烧伤，采用冷却液充分冷却。

2.滚齿/插齿加工

滚齿：

• 原理：展成法加工，效率高，适合批量生产。

• 精度：GB/T 10095.1-2008 7级精度。

插齿：

• 适用场景：内齿轮或复杂齿形。

• 优势：刀具制造简单，成本低。

3.剃齿/珩齿加工

剃齿：

• 原理：自由啮合展成法，修正齿形误差。

• 精度提升：可达GB/T 10095.1-2008 6级。

珩齿：

• 适用场景：硬齿面齿轮（HRC45以上）的精加工。

• 工具：珩磨轮（CBN或金刚石砂轮）。

五、特殊加工技术

1.粉末冶金成型

• 工艺流程：混料→压制→烧结→后处理。

• 优势：近净成形，材料利用率高，适合复杂齿形。

• 局限：密度较低，需后续渗碳强化。

2.激光熔覆

• 应用场景：修复磨损齿轮轴或制造功能梯度材料。

• 工艺特点：高能量密度，热影响区小，熔覆层与基体结合强度高。

3.电火花加工（EDM）

• 适用场景：硬质合金齿轮轴或微细齿形加工。

• 优势：无宏观切削力，适合脆性材料。