齒輪可能是人類(lèi)z早使用的材料之一。它們幾乎存在于所有現(xiàn)代機(jī)械中。為了抵御惡劣的操作環(huán)境，齒輪必須制造精良、可靠、效率高且耐用。齒輪必須降低應(yīng)力和應(yīng)變以避免失效，這可能導(dǎo)致?tīng)顩r。為了滿足所有這些需求，齒輪制造已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)高度專(zhuān)業(yè)化的行業(yè)。

根據(jù)參數(shù)的不同，可以使用不同的材料來(lái)制造齒輪。雖然在某些應(yīng)用中使用塑料和復(fù)合材料等有色金屬材料，但鋼是其他應(yīng)用中z常用的材料。

齒輪通常由鋼（z常見(jiàn)的材料）以及包括塑料和復(fù)合材料在內(nèi)的各種有色金屬材料制成。根據(jù)設(shè)計(jì)要求，齒輪材料應(yīng)具備以下性能：在靜載荷下抗拉強(qiáng)度高，承受動(dòng)載荷時(shí)的持久強(qiáng)度高，摩擦系數(shù)低，可制造性好。

齒輪可以使用各種方法制造，包括鑄造、鍛造、擠壓、粉末冶金和沖壓。其中，機(jī)械齒輪加工是z常用的生產(chǎn)方法。

切削齒輪加工

常見(jiàn)的切削齒輪加工包括：

1滾齒 2插齒 3齒條式刨削 4用盤(pán)銑刀切齒 5拉削

詳細(xì)的齒輪加工方式介紹在之前文章中詳細(xì)介紹過(guò)，大家可以看看《漸開(kāi)線齒輪切齒原理》，對(duì)幾種切齒的方法的原理和過(guò)程會(huì)有一個(gè)基礎(chǔ)認(rèn)識(shí)。

電火花齒輪加工 (EDM)

EDM是一種制造工藝，通過(guò)在由電介質(zhì)浴液隔開(kāi)的兩個(gè)電極之間施加一系列電流放電，從工件上去除材料。

EDM 擅長(zhǎng)切割各種尺寸的復(fù)雜幾何形狀，但也有其局限性。如果您沒(méi)有良好的控制和程序，很容易損壞零件表面，尤其是對(duì) CNC 程序執(zhí)行具有挑戰(zhàn)性的齒廓。但質(zhì)量高和直觀的 3D 建模和CAM軟件，如 Feature CAM、Autodesk Fusion、Master CAM 等，可以產(chǎn)生切割螺旋齒所需的平滑運(yùn)動(dòng)。

近年來(lái)，EDM 機(jī)器有所改進(jìn)。早期的 EDM 機(jī)器和此過(guò)程的使用有局限性，但它們一直在發(fā)展。這種演變z大限度地提高了表面光潔度、提高切割精度和產(chǎn)生的材料性能（微觀結(jié)構(gòu)、機(jī)械性能等）的問(wèn)題。該工藝可以實(shí)現(xiàn)j確到千分之一英寸的公差，并制造出小齒輪（直徑不到一2mm）和大齒輪（直徑超過(guò)600 mm）。該工藝既可用于鐘表中的精密應(yīng)用，也可用于切割更堅(jiān)固的齒輪，例如賽車(chē)中使用的齒輪。

軋制齒輪加工

軋制是z古老的成型工藝之一。它通過(guò)兩個(gè)或三個(gè)模具對(duì)一個(gè)毛坯工件進(jìn)行熱軋或冷軋來(lái)形成齒輪，如下圖所示。

如何節(jié)省材料是制造過(guò)程中的關(guān)鍵問(wèn)題，軋制是一個(gè)不錯(cuò)的選擇，因?yàn)椴粫?huì)產(chǎn)生切屑。然而，為了獲得效率高的工藝，您必須在提高產(chǎn)量之前考慮軋制參數(shù)、變形和微觀結(jié)構(gòu)效應(yīng)。

鑄造齒輪加工

鑄造是一種成型工藝，用于制造齒輪毛坯（然后進(jìn)行齒輪加工）和具有鑄造齒廓的完整齒輪。公差和精度是鑄造齒輪時(shí)的關(guān)鍵考慮因素，而創(chuàng)建鑄模需要大量的前期成本。然而，一旦確定了模具和工藝參數(shù)，大批量生產(chǎn)就證明了投資是合理的。

砂型鑄造主要用于生產(chǎn)用于其他工藝的齒輪毛坯。功能齊全的直齒輪、螺旋蝸桿、和錐齒輪均由齒輪鑄造制成，用于洗衣機(jī)、小家電、手動(dòng)工具、玩具和照相機(jī)。

粉末冶金齒輪加工

粉末冶金是一種高精度成型方法，是傳統(tǒng)機(jī)械齒輪加工鋼和鑄鐵齒輪的一種經(jīng)濟(jì)效率高的替代方法。然而，這種方法不適用于較大的齒輪尺寸，但擅長(zhǎng)制造小型、質(zhì)量高的直齒輪、錐齒輪和螺旋齒輪。由于成型材料的孔隙率，較大的齒輪具有較低的抗疲勞和抗沖擊性，盡管可以使用燒結(jié)工藝來(lái)改善其機(jī)械性能。

當(dāng)齒輪設(shè)計(jì)包括孔、凹陷和不同的表面水平或突起時(shí)，粉末冶金也特別有用。您會(huì)在電器、農(nóng)場(chǎng)、草坪和花園設(shè)備、汽車(chē)、卡車(chē)和軍用車(chē)輛中找到這些齒輪。

增材制造齒輪加工

增材制造也稱(chēng)為3D 打印，從 CAD 3D 模型逐層構(gòu)建三維對(duì)象。由于工藝的性質(zhì)，增材機(jī)可以形成具有晶格結(jié)構(gòu)的復(fù)雜設(shè)計(jì)?？梢詫?duì)這些結(jié)構(gòu)進(jìn)行建模，以實(shí)現(xiàn)通過(guò)傳統(tǒng)方法不易獲得的輕量化。這種類(lèi)型的幾何形狀通常是使用 3D 拓?fù)鋬?yōu)化和計(jì)算機(jī)設(shè)計(jì)軟件創(chuàng)建的。

傳統(tǒng)和非圓形齒輪都可以通過(guò)增材制造工藝制造，質(zhì)量高的 3D 打印機(jī)價(jià)格相對(duì)便宜且廣泛使用。由于這種可用性，它已成為維修和機(jī)械項(xiàng)目的選擇，例如益智玩具或其他需要全功能齒輪的小工具。您還可以包含其他特征，甚將幾何圖形與齒輪形狀相結(jié)合，以將自定義軸、鍵或凹槽添加到同一實(shí)體中。