齿轮：朝环保干切、硬质合金及涂层技术层面发展

一、齿轮行业规模概述
　　目前，全国齿轮行业中大约只有300家齿轮生产厂具有仪器基本配套的计量室，总计约有三坐标测量仪200多台，且大多从国外进口；各类(机械、光电、数控)齿轮测量仪器1000余台，其中齿轮测量中心30余台，总成测试仪器、蜗轮付检查仪约10余台，变速箱试验台和驱动桥试验台不超过50台；圆度仪、测长仪、光学分度头、粗糙度仪、投影仪、万工显等各类测量仪器500余台。其余约200家齿轮生产厂几乎没有精密测量仪器，部分企业除了万能量具外，没有一台测量仪器。为进一步提高齿轮行业产品质量和竞争力，应尽快配备相应的各类精密测试仪器。在今后几年中，大中型齿轮企业应配备三坐标测量机、齿轮测量中心和其它精密测量仪及配套完整的中心计量室，小型企业也要配备必要的精密测量仪器。

中机院机电市场研究所

二、齿轮行业现状概述
　　纵观我国齿轮模具现状，可谓喜忧参半。喜的是齿轮模具生产已有一定基础，且塑料齿轮发展的大趋势会给齿轮模具带来更大的市场空间；忧的是国内生产齿轮模具的水平与世界先进水平还有一段距离，而且在齿轮行业尤其是塑料齿轮行业大发展的趋势下，国内对市场变化的反应不够敏锐，配套研究难以跟上市场需求。
　　齿轮的主要用处有两个，一个是传递运动，另一个是传递动力。目前国内塑料齿轮主要被用来传递运动，而美国现在在传递动力的选择上，也越来越多地采用塑料齿轮。这是因为塑料齿轮有很多优点，比如传动噪声低、能够吸振、自润滑等等，而且塑料齿轮可以开模加工，生产效率高。
　　塑料齿轮在齿轮行业的应用会越来越多，这是一个世界性趋势。据国际模协秘书长罗百辉介绍，国内齿轮模具的应用范围大致可分为三个方面：塑料齿轮用模具、粉末冶金齿轮用模具和精锻锥齿轮用模具。其中，塑料齿轮用模具的需求量比较大。
　　目前中低档的齿轮模具在国内都能生产，高档的齿轮模具多依靠进口。国内专门做齿轮模具的工厂不多，大都由齿轮厂自己做齿轮模具，齿轮厂往往设一个工段或一个车间来承担这项工作。在精锻锥齿轮方面，株齿、江苏飞船、太平洋精锻等企业制造的锥齿轮模具在齿轮模具行业里是比较好的，其精锻锥齿轮的质量也较高。在塑料齿轮方面，总体来说，塑料齿轮及其模具主要分布在两个区域，一是浙江宁波，这里有340多家塑料齿轮厂，也是我国最大的塑料齿轮模具生产基地；另一个就是深圳宝安，以港资企业为主，产品精度较高，主要用来外销。

三、齿轮行业发展趋势和特点
　　数控技术的发展极大地推动了机床向数控、高速、高效和复合方向快速发展，为了满足高精和高效切削加工的需要，近年来，国内外齿轮刀具的研发也与数控高效机床的发展保持了同步并取得了很大进展，这些进步主要依赖于几个方面：更先进的设计技术，更先进的数控专用加工技术和精密检测技术，性能优越的刀具材料，先进的表面涂层技术，而高速钢齿轮刀具的热处理技术也是关键。近年来齿轮刀具的发展趋势和特点主要表现在以下几个方面。
　　1、环保干切化
　　环保干切在齿轮加工方面已得到应用，国内外主机厂如美国Gleason公司、日本三菱公司、国内重庆机床等均研发了专用干切滚齿机床。与传统湿切方式相比，干切方式不需要冷却液，既环保又降低了滚齿加工成本，干切方式还可以采用更高的切削速度，提高加工效率。按照干切机床的加工要求，各主要工具厂家均研发了环保干切滚刀，例如Gleason公司、NACHI公司、SU公司、汉江工具等，环保干切滚刀按材料分有整体硬质合金滚刀、硬质合金可转位滚刀、粉末冶金高速钢滚刀。环保干切必将成为切齿加工的主要方式。
　　2、齿轮刀具硬质合金化
　　在传统意义上，齿轮刀具材料一般是高速钢（高性能粉末冶金高速钢也已普遍应用），随着硬质合金材料的发展和加工技术的进步，硬质合金刀具比例越来越高，在欧洲发达国家已高达70%以上，近年来国内外各刀具厂商如Gleason、Kennametal、Fette、Ingersoll、SandvikCoromant研发了各种硬质合金可转位齿轮刀具，大大提高了齿轮加工效率，也大大提高了刀具寿命。可转位硬质合金齿轮滚刀，头数1或2头，刀片可转位2次或4次使用，模数范围m5.5～m40，和高速钢滚刀相比，这类刀具切削速度更高可达100～150m/min（同类高速钢镶片滚刀切削速度仅为30m/min），干切，切削效率提高1～3倍。除大模数可转位合金滚刀外，SandvikCoromant还研发了m5～m8的机夹式硬质合金滚刀，不同的是滚刀每个刀齿采用一个刀片，装配精度可达DINB级，结构新颖。值得一提的是在国内外，CBN、PCD等超硬刀具也得到了越来越多的应用，也会成为未来刀具发展的方向。

内容来自中机院机电市场研究所

　　3、刀具规格超大化
　　随着加工机床的大型化，重大装备对超大齿轮需求增加，出现了多种相配套的超大刀具，近年研发的40～50英寸弧铣刀就是用于与大型弧齿加工机床配套加工1600～2000mm超大螺旋锥齿轮。超大螺旋锥齿轮主要应用于船舶、冶金、石油机械等行业；m40～m45超大模数滚刀用于与大型滚齿机配套加工大型圆柱齿轮，在水泥、冶金、起重、船舶等行业广泛应用；针对大型内齿轮的加工，除专用内铣刀外，专用插齿刀具已由以前的模数m18发展到现在的m25，各种超大规格刀具的研发也说明了工具企业创新能力的提升。
　　4、涂层技术的发展和刀具的紧密结合
　　在现代刀具发展中，涂层技术的应用起到了关键作用，可以说先进的涂层技术成就了现代高效切削刀具。目前，无论是化学涂层（CVD）还是物理涂层（PVD），都在积极研发各种新的涂层材料；从单一涂层向多层涂层、梯度涂层、纳米涂层、纳米复合涂层等方向发展；同时，涂层技术也更加注意与涂前处理工艺和涂后处理工艺的结合；先进的涂层技术具有更高的红硬性（显微硬度可达3300HV及以上），抗热性和抗氧化性（使用温度可达1100℃以上）；具有更好的韧性、结合力及更低的摩擦系数；涂层技术对刀具的贡献在于显著提高了刀具的耐磨性和使用寿命，实现了刀具的高速高效及干式切削，实现了高硬材料及各种难加工材料的切削加工，大大促进了机械制造业的发展，这种促进和影响将会越来越明显。 内容来自中机院机电市场研究所

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