齒輪是機(jī)器或部件中的一種重要的傳動(dòng)零件， 在機(jī)械 傳動(dòng)中的運(yùn)用非常廣泛。目前，我國(guó)齒輪行業(yè)的發(fā)展遇到了 很大的挑戰(zhàn)， 一方面， 生產(chǎn)設(shè)備不健全， 大型企業(yè)的先進(jìn)機(jī) 床基本是進(jìn)口的， 國(guó)內(nèi)某些機(jī)床的設(shè)計(jì)制造至今都是空白 的； 另一方面， 國(guó)內(nèi)齒輪行業(yè)在很多方面缺乏核心技術(shù)， 如 刀具、熱處理工藝技術(shù)、產(chǎn)品檢測(cè)等方面， 與國(guó)際先進(jìn)水平 相比差距較大，造成了競(jìng)爭(zhēng)力小、大量核心部件產(chǎn)品依靠進(jìn) 口的局面。筆者認(rèn)為，實(shí)時(shí)分析國(guó)內(nèi)齒輪行業(yè)目前存在的問題，并且提出解決方案是很有必要的。

1  國(guó)內(nèi)外齒輪行業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀

1.1 國(guó)內(nèi)

改革開放后， 我國(guó)一些常用機(jī)械齒輪制造技術(shù)逐漸形 成， 但技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方國(guó)家。近年來， 隨著機(jī)械行業(yè)的 迅速發(fā)展， 齒輪行業(yè)的生產(chǎn)規(guī)模不斷擴(kuò)大。據(jù)統(tǒng)計(jì)， 到 2016 年， 國(guó)內(nèi)齒輪市場(chǎng)產(chǎn)值達(dá) 2300 多億元。

不過， 中國(guó)目前大多數(shù)齒輪產(chǎn)品還只能走低端路線， 想要將制造大國(guó)轉(zhuǎn)變?yōu)橹圃鞆?qiáng)國(guó)， 齒輪產(chǎn)品就必須從低端 向高端轉(zhuǎn)變。其轉(zhuǎn)變的途徑就是大力發(fā)展自主創(chuàng)新道路， 歷史經(jīng)驗(yàn)告訴我們， 只有創(chuàng)新才能超越強(qiáng)國(guó)、引領(lǐng)世界，模 仿雖然也是發(fā)展中必不可少的一部分， 但如果只有模仿， 我們永遠(yuǎn)也不可能超越別國(guó)， 更別說引領(lǐng)世界了?？上驳?nbsp;是， 從專利申請(qǐng)量來看， 近十年來中國(guó)的齒輪專利申請(qǐng)數(shù) 量呈持續(xù)增長(zhǎng)狀態(tài)， 且增長(zhǎng)速度較快。

1.2 國(guó)外

一直以來， 歐美國(guó)家憑借其先進(jìn)的技術(shù)， 在國(guó)際齒輪 傳動(dòng)與驅(qū)動(dòng)部件的制造行業(yè)中始終占有領(lǐng)先地位。 目前， 國(guó)際齒輪行業(yè)的市場(chǎng)需求約2000 億美元， 德國(guó)、美國(guó)和日 本處于領(lǐng)先地位， 其產(chǎn)品和技術(shù)的發(fā)展前景可觀。

國(guó)外齒輪行業(yè)先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品主要集中在減速電機(jī)、變 頻技術(shù)和齒輪箱等方面， 并且都有小型產(chǎn)品往體積小、質(zhì) 量輕、運(yùn)行平穩(wěn)、噪音低、效率高等方面發(fā)展； 大型產(chǎn)品往 抗惡劣條件程度高、承載能力高、可完成高難度作業(yè)、應(yīng)用 廣泛等方面發(fā)展的趨勢(shì)。

2  國(guó)內(nèi)齒輪行業(yè)目前存在的問題及擬解決方案

2.1 問題

近年來， 我國(guó)齒輪行業(yè)的發(fā)展可謂有目共睹， 在很多 方面成功解決了從無到有的難題， 在高檔數(shù)控機(jī)床方面的 進(jìn)步也是可圈可點(diǎn)。但我國(guó)仍有一些領(lǐng)域至今都是空白 的，且整體來說， 產(chǎn)品加工的效率、精度、可靠性等方面較 先進(jìn)國(guó)家相比差距依舊較大。

機(jī)床方面， 國(guó)內(nèi)大型骨干企業(yè)內(nèi)大多數(shù)的先進(jìn)機(jī)床都 是從德國(guó)、美國(guó)等歐美國(guó)家進(jìn)口的。早在九十年代， 一些先 進(jìn)工業(yè)國(guó)家就將計(jì)算機(jī)技術(shù)廣泛運(yùn)用到了齒輪的設(shè)計(jì)制 造過程中， 通過使用 CAD/CAM/CAT 的組合系統(tǒng)， 大大提 高了生產(chǎn)效率[1] 。所以， 不管是機(jī)床發(fā)展的基礎(chǔ)， 還是發(fā)展 的時(shí)間，我們國(guó)家都遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于西方先進(jìn)國(guó)家。

刀具方面， 國(guó)內(nèi)在修形等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)方面與國(guó)外存在較 大的差距[2]；鈷高速鋼、粉末冶金高速剛以及金屬陶瓷等新 型材料基本靠進(jìn)口[3]；PVD 刀具涂層技術(shù)較落后。 目前國(guó) 內(nèi)的齒輪干切削刀具、高效滾齒刀具、高性能 CBN 刀具和 磨齒砂輪幾乎全部都依靠進(jìn)口。

齒輪材料方面， 鋼材的純凈度和均勻性低， 一些成分 的含量難以控制； 滲碳滲氮技術(shù)不夠優(yōu)化， 致使熱處理后 的組織硬度不均， 達(dá)不到工藝要求[4]；淬透性帶較寬、含氧 量較高等， 致使齒輪的抗疲勞強(qiáng)度低， 壽命低； 非金屬材料 的研究與發(fā)展不夠完善。

行業(yè)協(xié)作方面， 行業(yè)間合作不夠緊密， 協(xié)作意識(shí)低， 不能高效地分配生產(chǎn)資源， 大小企業(yè)間兩極分化較嚴(yán)重； 質(zhì)量監(jiān)督檢驗(yàn)中心檢測(cè)服務(wù)能力不足， 齒輪行業(yè)許多新 產(chǎn)品沒有經(jīng)過第三方檢測(cè)、驗(yàn)證和評(píng)價(jià)， 行業(yè)不能積累設(shè) 計(jì)數(shù)據(jù)。

2.2 擬解決方案

在發(fā)展的道路上， 筆者認(rèn)為最重要的一點(diǎn)就是創(chuàng)新， 不管是齒輪設(shè)計(jì)方面、齒輪材料方面、生產(chǎn)設(shè)備方面， 還是 企業(yè)經(jīng)營(yíng)模式等方面都需要?jiǎng)?chuàng)新。

①齒輪設(shè)計(jì)方面的創(chuàng)新。

企業(yè)與研究所或高校聯(lián)合起來， 實(shí)現(xiàn)資源共享、成果 共享； 開發(fā)新型齒輪產(chǎn)品和傳動(dòng)形式， 實(shí)現(xiàn)集傳動(dòng)效率高、 體積小、質(zhì)量輕和傳動(dòng)平穩(wěn)于一體。

②齒輪材料方面的創(chuàng)新。

開發(fā)純凈度高、整體性能高的齒輪鋼； 開發(fā)塑料、陶 瓷、尼龍、納米材料等非金屬材料。

③生產(chǎn)設(shè)備方面的創(chuàng)新。

開發(fā)高精、高效的大型數(shù)控機(jī)床； 開發(fā)新型熱處理設(shè) 備， 解決我國(guó)熱處理工藝的難題； 開發(fā)新型硬質(zhì)合金刀具， 突破 PVD 涂層技術(shù)； 開發(fā)產(chǎn)品檢驗(yàn)裝置， 完善齒輪產(chǎn)品的 檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范； 建立設(shè)備齊全、工藝先進(jìn)、資源利用率高 的生產(chǎn)流水線。

④企業(yè)經(jīng)營(yíng)方面的創(chuàng)新。

轉(zhuǎn)變傳統(tǒng)的經(jīng)營(yíng)理念， 各企業(yè)間分工合作， 提高生產(chǎn) 效率； 相互汲取彼此的優(yōu)秀經(jīng)驗(yàn)； 企業(yè)內(nèi)部做好發(fā)展規(guī)劃， 明確發(fā)展目標(biāo)， 提高員工工作積極性， 努力實(shí)現(xiàn)合作共贏 的美好局面。

⑤核心技術(shù)方面的創(chuàng)新。

高效利用 CAD/CAM，CAE，CAPP 等先進(jìn)技術(shù)[5]，研發(fā) 國(guó)內(nèi)特有的核心技術(shù)， 改變被牽著走的局面； 打造和包裝 國(guó)內(nèi)品牌， 使大型企業(yè)的品牌立足國(guó)際， 小型企業(yè)的品 牌立足國(guó)內(nèi)， 增大出口量， 減小進(jìn)口量， 開拓國(guó)內(nèi)外隱形 市場(chǎng)。

3  國(guó)內(nèi)外齒輪行業(yè)未來發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)國(guó)內(nèi)外齒輪行業(yè)近年來的發(fā)展趨勢(shì)， 可以預(yù)測(cè)未 來的齒輪行業(yè)主要朝著以下幾個(gè)方面發(fā)展。

①大型齒輪實(shí)現(xiàn)高精、高效生產(chǎn)； 數(shù)控機(jī)床取代傳統(tǒng) 機(jī)床， 車間形成自動(dòng)化生產(chǎn)鏈， 工廠的生產(chǎn)效率大幅提 升； 突破包括刀具、檢測(cè)裝置等在內(nèi)的生產(chǎn)設(shè)備技術(shù)問 題， 真正實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品集高精度、高效率、高可靠性、高平穩(wěn) 性、低噪音、長(zhǎng)壽命等優(yōu)點(diǎn)于一體； 各企業(yè)生產(chǎn)的齒輪產(chǎn) 品趨于專一化， 任何一個(gè)綜合性產(chǎn)品都是由多家企業(yè)合作 的產(chǎn)物。

②熱處理工藝得到突破性進(jìn)展， 滲碳和滲氮催滲技術(shù) 得以攻克； 攻克齒輪鋼純凈度低、淬透性帶寬等一系列問 題； 在復(fù)合熱處理齒面強(qiáng)化技術(shù)以及高能密度硬化等技術(shù) 方面取得進(jìn)展， 齒輪的承載能力和可靠性大幅提升。

③“綠色環(huán)?！备拍钬灤┱麄€(gè)齒輪行業(yè)； 高強(qiáng)度塑料、 陶瓷、納米材料等廣泛運(yùn)用于各類齒輪產(chǎn)品中； 非圓齒輪 在產(chǎn)品和傳動(dòng)形式方面取得突破性進(jìn)展， 可運(yùn)用于軍事、 航空等諸多重要領(lǐng)域。

④結(jié)合 3D 打印技術(shù)， 研發(fā)高性能齒輪材料， 將 3D 打 印技術(shù)逐漸推廣至齒輪行業(yè)的生產(chǎn)制造中去， 解決車床種 類滿足不了齒輪種類生產(chǎn)的這一重要問題， 齒輪種類的發(fā) 展不再被機(jī)床或刀具等硬件設(shè)施所限制， 尤其是微小齒輪 和非圓齒輪的發(fā)展。