齒輪是如何加工的？有哪些制造方法？

齒輪可能是人類最早使用的材料之一。它們幾乎存在于所有現代機械中。為了抵御惡劣的操作環境，齒輪必須制造精良、可靠、高效且耐用。齒輪必須降低應力和應變以避免失效，這可能導致狀況。為了滿足所有這些需求，齒輪制造已經發展成為一個高度專業化的行業。

根據參數的不同，可以使用不同的材料來制造齒輪。雖然在某些應用中使用塑料和復合材料等有色金屬材料，但鋼是其他應用中最常用的材料。

齒輪通常由鋼（最常見的材料）以及包括塑料和復合材料在內的各種有色金屬材料制成。根據設計要求，齒輪材料應具備以下性能：在靜載荷下抗拉強度高，承受動載荷時的持久強度高，摩擦系數低，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，機械齒輪加工是最常用的生產方法。

切削齒輪加工

常見的切削齒輪加工包括：

1滾齒 2插齒 3齒條式刨削 4用盤銑刀切齒 5拉削

詳細的齒輪加工方式介紹在之前文章中詳細介紹過，大家可以看看《漸開線齒輪切齒原理》，對幾種切齒的方法的原理和過程會有一個基礎認識。

電火花齒輪加工 (EDM)

EDM是一種制造工藝，通過在由電介質浴液隔開的兩個電極之間施加一系列電流放電，從工件上去除材料。

EDM 擅長切割各種尺寸的復雜幾何形狀，但也有其局限性。如果您沒有良好的控制和程序，很容易損壞零件表面，尤其是對 CNC 程序執行具有挑戰性的齒廓。但高質量和直觀的 3D 建模和CAM軟件，如 Feature CAM、Autodesk Fusion、Master CAM 等，可以產生切割螺旋齒所需的平滑運動。

近年來，EDM 機器有所改進。早期的 EDM 機器和此過程的使用有局限性，但它們一直在發展。這種演變最大限度地提高了表面光潔度、提高切割精度和產生的材料性能（微觀結構、機械性能等）的問題。該工藝可以實現精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600 mm）。該工藝既可用于鐘表中的精密應用，也可用于切割更堅固的齒輪，例如賽車中使用的齒輪。

軋制齒輪加工

軋制是最古老的成型工藝之一。它通過兩個或三個模具對一個毛坯工件進行熱軋或冷軋來形成齒輪，如下圖所示。

如何節省材料是制造過程中的關鍵問題，軋制是一個不錯的選擇，因為不會產生切屑。然而，為了獲得高效的工藝，您必須在提高產量之前考慮軋制參數、變形和微觀結構效應。

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的關鍵考慮因素，而創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，大批量生產就證明了投資是合理的。

砂型鑄造主要用于生產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、小家電、手動工具、玩具和照相機。

粉末冶金齒輪加工

粉末冶金是一種高精度成型方法，是傳統機械齒輪加工鋼和鑄鐵齒輪的一種經濟高效的替代方法。然而，這種方法不適用于較大的齒輪尺寸，但擅長制造小型、高質量的直齒輪、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，盡管可以使用燒結工藝來改善其機械性能。

當齒輪設計包括孔、凹陷和不同的表面水平或突起時，粉末冶金也特別有用。您會在電器、農場、草坪和花園設備、汽車、卡車和軍用車輛中找到這些齒輪。

增材制造齒輪加工

增材制造也稱為3D 打印，從 CAD 3D 模型逐層構建三維對象。由于工藝的性質，增材機可以形成具有晶格結構的復雜設計?？梢詫@些結構進行建模，以實現通過傳統方法不易獲得的輕量化。這種類型的幾何形狀通常是使用 3D 拓撲優化和計算機設計軟件創建的。

傳統和非圓形齒輪都可以通過增材制造工藝制造，高質量的 3D 打印機價格相對便宜且廣泛使用。由于這種可用性，它已成為維修和機械項目的選擇，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，甚至將幾何圖形與齒輪形狀相結合，以將自定義軸、鍵或凹槽添加到同一實體中。