齒輪是機器或部件中的一種重要的傳動(dòng)零件， 在機械 傳動(dòng)中的運用非常廣泛。目前，我國齒輪行業(yè)的發(fā)展遇到了 很大的挑戰， 一方面， 生產(chǎn)設備不健全， 大型企業(yè)的先進(jìn)機 床基本是進(jìn)口的， 國內某些機床的設計制造至今都是空白 的； 另一方面， 國內齒輪行業(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)品檢測等方面， 與國際先進(jìn)水平 相比差距較大，造成了競爭力小、大量核心部件產(chǎn)品依靠進(jìn) 口的局面。筆者認為，實(shí)時(shí)分析國內齒輪行業(yè)目前存在的問(wèn)題，并且提出解決方案是很有必要的。

1  國內外齒輪行業(yè)發(fā)展現狀

1.1 國內

改革開(kāi)放后， 我國一些常用機械齒輪制造技術(shù)逐漸形 成， 但技術(shù)遠遠落后于西方國家。近年來(lái)， 隨著(zhù)機械行業(yè)的 迅速發(fā)展， 齒輪行業(yè)的生產(chǎn)規模不斷擴大。據統計， 到 2016 年， 國內齒輪市場(chǎng)產(chǎn)值達 2300 多億元。

不過(guò)， 中國目前大多數齒輪產(chǎn)品還只能走低端路線(xiàn)， 想要將制造大國轉變?yōu)橹圃鞆妵?nbsp;齒輪產(chǎn)品就必須從低端 向高端轉變。其轉變的途徑就是大力發(fā)展自主創(chuàng )新道路， 歷史經(jīng)驗告訴我們， 只有創(chuàng )新才能超越強國、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， 我們永遠也不可能超越別國， 更別說(shuō)引領(lǐng)世界了?？上驳?nbsp;是， 從專(zhuān)利申請量來(lái)看， 近十年來(lái)中國的齒輪專(zhuān)利申請數 量呈持續增長(cháng)狀態(tài)， 且增長(cháng)速度較快。

1.2 國外

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

國外齒輪行業(yè)先進(jìn)技術(shù)產(chǎn)品主要集中在減速電機、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、運行平穩、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)、應用 廣泛等方面發(fā)展的趨勢。

2  國內齒輪行業(yè)目前存在的問(wèn)題及擬解決方案

2.1 問(wèn)題

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

機床方面， 國內大型骨干企業(yè)內大多數的先進(jìn)機床都 是從德國、美國等歐美國家進(jìn)口的。早在九十年代， 一些先 進(jìn)工業(yè)國家就將計算機技術(shù)廣泛運用到了齒輪的設計制 造過(guò)程中， 通過(guò)使用 CAD/CAM/CAT 的組合系統， 大大提 高了生產(chǎn)效率[1] 。所以， 不管是機床發(fā)展的基礎， 還是發(fā)展 的時(shí)間，我們國家都遠遠落后于西方先進(jìn)國家。

刀具方面， 國內在修形等細節設計方面與國外存在較 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 內的齒輪干切削刀具、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)間兩極分化較嚴重； 質(zhì)量監督檢驗中心檢測服務(wù)能力不足， 齒輪行業(yè)許多新 產(chǎn)品沒(méi)有經(jīng)過(guò)第三方檢測、驗證和評價(jià)， 行業(yè)不能積累設 計數據。

2.2 擬解決方案

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

①齒輪設計方面的創(chuàng )新。

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

②齒輪材料方面的創(chuàng )新。

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

③生產(chǎn)設備方面的創(chuàng )新。

開(kāi)發(fā)高精、高效的大型數控機床； 開(kāi)發(fā)新型熱處理設 備， 解決我國熱處理工藝的難題； 開(kāi)發(fā)新型硬質(zhì)合金刀具， 突破 PVD 涂層技術(shù)； 開(kāi)發(fā)產(chǎn)品檢驗裝置， 完善齒輪產(chǎn)品的 檢驗標準和規范； 建立設備齊全、工藝先進(jìn)、資源利用率高 的生產(chǎn)流水線(xiàn)。

④企業(yè)經(jīng)營(yíng)方面的創(chuàng )新。

轉變傳統的經(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； 企業(yè)內部做好發(fā)展規劃， 明確發(fā)展目標， 提高員工工作積極性， 努力實(shí)現合作共贏(yíng) 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) 國內特有的核心技術(shù)， 改變被牽著(zhù)走的局面； 打造和包裝 國內品牌， 使大型企業(yè)的品牌立足國際， 小型企業(yè)的品 牌立足國內， 增大出口量， 減小進(jìn)口量， 開(kāi)拓國內外隱形 市場(chǎng)。

3  國內外齒輪行業(yè)未來(lái)發(fā)展趨勢

根據國內外齒輪行業(yè)近年來(lái)的發(fā)展趨勢， 可以預測未 來(lái)的齒輪行業(yè)主要朝著(zhù)以下幾個(gè)方面發(fā)展。

①大型齒輪實(shí)現高精、高效生產(chǎn)； 數控機床取代傳統 機床， 車(chē)間形成自動(dòng)化生產(chǎn)鏈， 工廠(chǎng)的生產(chǎn)效率大幅提 升； 突破包括刀具、檢測裝置等在內的生產(chǎn)設備技術(shù)問(wèn) 題， 真正實(shí)現產(chǎn)品集高精度、高效率、高可靠性、高平穩 性、低噪音、長(cháng)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(zhuān)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(wèn) 題； 在復合熱處理齒面強化技術(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)； 高強度塑料、 陶瓷、納米材料等廣泛運用于各類(lèi)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， 可運用于軍事、 航空等諸多重要領(lǐng)域。

④結合 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(chē)床種 類(lèi)滿(mǎn)足不了齒輪種類(lèi)生產(chǎn)的這一重要問(wèn)題， 齒輪種類(lèi)的發(fā) 展不再被機床或刀具等硬件設施所限制， 尤其是微小齒輪 和非圓齒輪的發(fā)展。