张 曙 张炳生 谭为民

张曙 同济大学教授、博士生导师，上海市科技功臣、全国优秀科技工作者、中国机械工程学会荣誉理事。

1 圆柱齿轮加工

齿轮是重要的机械零件，应用极其广泛，汽车、飞机、火车、轮船、机床和各种生产机械都需要有齿轮，可以说几乎无处不在。齿轮的类别很多，有圆柱齿轮、锥齿轮、平面齿轮和非圆齿轮等。本文限于篇幅，仅涉及圆柱齿轮加工。圆柱齿轮的齿廓形状大多为渐开线，其加工的基本原理是按照齿轮啮合过程展成，故称为展成法。

根据用途不同，圆柱齿轮的结构各异、精度相差甚远、尺寸也大小不一，有的如大功率风力发电机转向齿轮直径甚至大于10 m，有的微型机器人的齿轮直径仅2～3 mm，如图1所示。

根据所要求的齿轮精度等级，圆柱齿轮的加工方法多种多样，有切削加工和非切削加工，切削加工又有滚齿、插齿、剃齿、磨齿、珩齿等多种工艺方法，如图2所示。

由于圆柱齿轮的加工原理基于展成法，即刀具与工件要保持相互啮合关系。对圆柱直齿齿轮而言，刀具转一圈，工件转过一个齿；对圆柱螺旋斜齿轮，还需要附加螺旋角转动。传统的齿轮加工机床是依靠复杂的齿轮传动链来实现这个要求。

随着数控技术的发展，出现了“电子齿轮”，即两台伺服电动机保持一定的转速比例关系，省去复杂的齿轮传动系统，以电代机，实现“零机械传动”，同时借助角度测量反馈系统（如高分辨率编码器）提高两台伺服电动机的同步程度。……