齿轮是机器或部件中的一种重要的传动零件， 在机械 传动中的运用非常广泛。目前，我国齿轮行业的发展遇到了 很大的挑战， 一方面， 生产设备不健全， 大型企业的先进机 床基本是进口的， 国内某些机床的设计制造至今都是空白 的； 另一方面， 国内齿轮行业在很多方面缺乏核心技术， 如 刀具、热处理工艺技术、产品检测等方面， 与国际先进水平 相比差距较大，造成了竞争力小、大量核心部件产品依靠进 口的局面。笔者认为，实时分析国内齿轮行业目前存在的问题，并且提出解决方案是很有必要的。

1  国内外齿轮行业发展现状

1.1 国内

改革开放后， 我国一些常用机械齿轮制造技术逐渐形 成， 但技术远远落后于西方国家。近年来， 随着机械行业的 迅速发展， 齿轮行业的生产规模不断扩大。据统计， 到 2016 年， 国内齿轮市场产值达 2300 多亿元。

不过， 中国目前大多数齿轮产品还只能走低端路线， 想要将制造大国转变为制造强国， 齿轮产品就必须从低端 向高端转变。其转变的途径就是大力发展自主创新道路， 历史经验告诉我们， 只有创新才能超越强国、引领世界，模 仿虽然也是发展中必不可少的一部分， 但如果只有模仿， 我们永远也不可能超越别国， 更别说引领世界了。可喜的 是， 从专利申请量来看， 近十年来中国的齿轮专利申请数 量呈持续增长状态， 且增长速度较快。

1.2 国外

一直以来， 欧美国家凭借其先进的技术， 在国际齿轮 传动与驱动部件的制造行业中始终占有领先地位。 目前， 国际齿轮行业的市场需求约2000 亿美元， 德国、美国和日 本处于领先地位， 其产品和技术的发展前景可观。

国外齿轮行业先进技术产品主要集中在减速电机、变 频技术和齿轮箱等方面， 并且都有小型产品往体积小、质 量轻、运行平稳、噪音低、效率高等方面发展； 大型产品往 抗恶劣条件程度高、承载能力高、可完成高难度作业、应用 广泛等方面发展的趋势。

2  国内齿轮行业目前存在的问题及拟解决方案

2.1 问题

近年来， 我国齿轮行业的发展可谓有目共睹， 在很多 方面成功解决了从无到有的难题， 在高档数控机床方面的 进步也是可圈可点。但我国仍有一些领域至今都是空白 的，且整体来说， 产品加工的效率、精度、可靠性等方面较 先进国家相比差距依旧较大。

机床方面， 国内大型骨干企业内大多数的先进机床都 是从德国、美国等欧美国家进口的。早在九十年代， 一些先 进工业国家就将计算机技术广泛运用到了齿轮的设计制 造过程中， 通过使用 CAD/CAM/CAT 的组合系统， 大大提 高了生产效率[1] 。所以， 不管是机床发展的基础， 还是发展 的时间，我们国家都远远落后于西方先进国家。

刀具方面， 国内在修形等细节设计方面与国外存在较 大的差距[2]；钴高速钢、粉末冶金高速刚以及金属陶瓷等新 型材料基本靠进口[3]；PVD 刀具涂层技术较落后。 目前国 内的齿轮干切削刀具、高效滚齿刀具、高性能 CBN 刀具和 磨齿砂轮几乎全部都依靠进口。

齿轮材料方面， 钢材的纯净度和均匀性低， 一些成分 的含量难以控制； 渗碳渗氮技术不够优化， 致使热处理后 的组织硬度不均， 达不到工艺要求[4]；淬透性带较宽、含氧 量较高等， 致使齿轮的抗疲劳强度低， 寿命低； 非金属材料 的研究与发展不够完善。

行业协作方面， 行业间合作不够紧密， 协作意识低， 不能高效地分配生产资源， 大小企业间两极分化较严重； 质量监督检验中心检测服务能力不足， 齿轮行业许多新 产品没有经过第三方检测、验证和评价， 行业不能积累设 计数据。

2.2 拟解决方案

在发展的道路上， 笔者认为最重要的一点就是创新， 不管是齿轮设计方面、齿轮材料方面、生产设备方面， 还是 企业经营模式等方面都需要创新。

①齿轮设计方面的创新。

企业与研究所或高校联合起来， 实现资源共享、成果 共享； 开发新型齿轮产品和传动形式， 实现集传动效率高、 体积小、质量轻和传动平稳于一体。

②齿轮材料方面的创新。

开发纯净度高、整体性能高的齿轮钢； 开发塑料、陶 瓷、尼龙、纳米材料等非金属材料。

③生产设备方面的创新。

开发高精、高效的大型数控机床； 开发新型热处理设 备， 解决我国热处理工艺的难题； 开发新型硬质合金刀具， 突破 PVD 涂层技术； 开发产品检验装置， 完善齿轮产品的 检验标准和规范； 建立设备齐全、工艺先进、资源利用率高 的生产流水线。

④企业经营方面的创新。

转变传统的经营理念， 各企业间分工合作， 提高生产 效率； 相互汲取彼此的优秀经验； 企业内部做好发展规划， 明确发展目标， 提高员工工作积极性， 努力实现合作共赢 的美好局面。

⑤核心技术方面的创新。

高效利用 CAD/CAM，CAE，CAPP 等先进技术[5]，研发 国内特有的核心技术， 改变被牵着走的局面； 打造和包装 国内品牌， 使大型企业的品牌立足国际， 小型企业的品 牌立足国内， 增大出口量， 减小进口量， 开拓国内外隐形 市场。

3  国内外齿轮行业未来发展趋势

根据国内外齿轮行业近年来的发展趋势， 可以预测未 来的齿轮行业主要朝着以下几个方面发展。

①大型齿轮实现高精、高效生产； 数控机床取代传统 机床， 车间形成自动化生产链， 工厂的生产效率大幅提 升； 突破包括刀具、检测装置等在内的生产设备技术问 题， 真正实现产品集高精度、高效率、高可靠性、高平稳 性、低噪音、长寿命等优点于一体； 各企业生产的齿轮产 品趋于专一化， 任何一个综合性产品都是由多家企业合作 的产物。

②热处理工艺得到突破性进展， 渗碳和渗氮催渗技术 得以攻克； 攻克齿轮钢纯净度低、淬透性带宽等一系列问 题； 在复合热处理齿面强化技术以及高能密度硬化等技术 方面取得进展， 齿轮的承载能力和可靠性大幅提升。

③“绿色环保”概念贯穿整个齿轮行业； 高强度塑料、 陶瓷、纳米材料等广泛运用于各类齿轮产品中； 非圆齿轮 在产品和传动形式方面取得突破性进展， 可运用于军事、 航空等诸多重要领域。

④结合 3D 打印技术， 研发高性能齿轮材料， 将 3D 打 印技术逐渐推广至齿轮行业的生产制造中去， 解决车床种 类满足不了齿轮种类生产的这一重要问题， 齿轮种类的发 展不再被机床或刀具等硬件设施所限制， 尤其是微小齿轮 和非圆齿轮的发展。