在工程机械中，齿轮轴的主要作用是支撑旋转部件，从而实现旋转运动，并传递相应的扭矩和功率。主要传动效率高，结构紧凑，使用寿命长。相关优点，在一般机械，尤其是工程机械传动中，是非常重要的组成部分。如今，随着我国刺激内需的开始，基础设施建设也将得到很好的发展，对工程机械和产量的需求也将继续增加。因此，应有效优化齿轮轴材料、热处理方法和机械加工的选择，以提高齿轮轴的加工质量和加工效率，延长齿轮轴的使用寿命。

零件结构分析:齿轮轴对精度要求较高，加工时需要注意相关问题。具体来说，必须正确选择和分析齿轮轴的材料基准热处理以及齿廓加工，才能保证齿轮轴的加工质量得到提高。以输入齿轮轴为例，其外表面尺寸公差大部分可控制在±0.01mm范围内，而表面粗糙度主要为Ra3.2~0.8°m，位置精度一般为尺寸精度值的三分之二、一到五分之一，齿轮精度等级是7-5。加工前要了解齿轮轴的技术要求和结构可制造性，根据图纸要求的定位参考合理安排加工顺序。

材料选择:以减速机为例。常用的齿轮轴主要采用合金钢材料42CrMo、20CrMnMo、20Cr2Ni4、17CrNiMo6等。根据齿轮轴的用途和设计强度的不同，在材料的选择和热处理的工艺要求上也会有一定的差异。20CrMnMo、20Cr2Ni4、17CrNiMo6等材料一般先淬火回火，再用前滚刀进行滚削，然后渗碳淬火，再研磨成成品。最终牙硬度可达50-62HRC。

毛坯的选择:在加工过程中，由于齿轮轴的机械强度要求较高，而且每一步的直径相差较大，为了有效降低材料消耗和加工劳动，我们通常会选择锻造毛坯。以图1中的产品为例(M=9, Z=17)。本产品要求使用17CrNiMo6电渣重熔材料。坯料的原料应为精钢。钢在转炉内熔炼，在炉内进行镇静、真空脱气处理，再加二次电渣重熔，严格控制H、O、N等气体的增加。使用电渣重熔钢锭可以提高钢的纯度，显著提高钢的塑性和韧性，减少枝晶偏析，防止气孔和收缩的出现，并能显著提高钢的各向同性。

轴的锻造工艺为:原料下料→下料锯切→加热→锻造→锻造后热处理→机加工→探伤尺。锻件采用先铸后压的方法，过程中采用小十字变形的方法。对原料进行伸长和镦锻，使锻件比大于6，大大改善了原原料成分和枝晶。如偏析等缺陷;成形和锻造使用小的摆动来锻造小直径和圆。使锻件达到结构均匀、流线合理、变形比均匀的目标，提高产品的各向同性性能。锻造后迅速冷却至300-400℃左右，安装在电炉中进行正火+高温回火，改善结构和加工性能。

预热处理和半精加工车削:锻件、粗车削、黑色皮清理后，锻件毛坯需调质回火。淬火回火处理是指淬火和高温回火的双重热处理方法。其目的是使工件具有良好的综合机械性能。高温回火是指在500-650℃之间回火。淬火回火可以使钢的性能和材料有较大的调整，强度、塑性和韧性好，具有良好的综合力学性能。淬火回火采用正火和淬火预处理工艺。它被加热到温度880摄氏度，然后保持2.5小时，然后通过油冷却到室温。然后在650℃的温度下回火，保存5小时，在空气中冷却到室温。

预处理后硬度控制在160~200HBS，下一道工序为半精加工车削。对于半精加工车削，尽量选择较小的切削深度和进给速度，切削速度可以更高。精细车削要求切削深度小，切削量小。半精加工车削后，不仅要对工件的直径和几何尺寸要求合格，而且对表面粗糙度要求较高，也要合格。精车削加工精度可达IT8~IT6，表面粗糙度Ra可达1.6~0.8°m。

齿轮加工和精车削:通常在机械设备中，由于齿轮轴的精度不同，齿轮轴被分为不同的级别。插齿和滚齿可以有效地保证齿廓的精度，但它们比滚齿具有更高的精度和效率。因此，对于外齿齿轮轴，可采用滚齿机进行小批量生产和大批量生产。根据不同的生产方法，加工过程也会有所不同。产品可以用预磨滚刀进行滚削，然后进行渗碳、淬火、精细磨削、磨齿等加工工序。对于需要淬火的齿轮，需要在特殊淬火前提高精度。

花键按形状不同可分为矩形花键和渐开线花键，后者一般用于机械设备中。精车时，以齿轮轴两端的上孔为基准，完成外圆的精车。如果要有效提高加工效率和质量，可以在精车削加工过程中使用数控车削方法，有效提高加工效率，保证齿轮轴圆弧面等特性的加工质量。