在机械工作效率越来越高的今天，对机械的传动速度和精度要求越来越高，齿轮、齿条的应用在今天越来越广泛，传统的丝杆传动结构，在大行程的机械传动领域已经越来越吃力，精度是有了，但是行程和速度跟不上，导致机械工作效率低下！并且在大行程的传动中，传统的丝杆传动会出现钢性问题、丝杆疲劳问题、抖动问题等！所以，在要求速度与效率的今天，齿条、齿轮的传动结构越来越普遍！在一大部分领域上已经迅速地取代丝杆传动！

通常情况下，我们大家都知道钢铁制品的进一步深加工为零部件都需要进行许许多多的深加工程序，比如初胚、比如调质、比如淬火、比如精铣、比如研磨……等等等

我与几个资深机械工程师一起讨论了一下关于齿条、齿轮的高频淬火方面的问题，就淬火的深度这个问题进行了一番讨论。

高精密的齿条、齿轮在机械传动里边是一个较为关键的部件，在整个传动结构里边，电机做为主动件，在需求增加扭矩的前提下，辅以减速机做为配合，来带动齿轮，通过齿轮与齿条的啮合牵引用来承载重量和导向的导轨来驱动整个机构的传动，需要承受较大扭矩的三个部件——行星减速机、齿轮、齿条的传动配合精度与钢性起到了极为关键的作用！

关于齿轮、齿条的钢性，无非来自于几个，一是传动的精度、二是材料本身的强度，即：齿轮、齿条本身的精度越好，其接触面在传动时或者瞬间停止时所承受的力就越平均，对于机械和齿条、齿轮本身也是一种保护，所以我们在使用选择齿条、齿轮时会对其精度进行许多的论证与研究！另外，齿轮、齿条的硬度是最直接影响其钢性与耐磨性的因素！

今天我们了解一下这个课题！

关于齿条、齿轮的精度这一部分，目前国内外大部分的齿条、齿轮厂商执行的加工标准几乎都是DIN标准或者GB标准，也就是我们常说的德国标准和中国标准！高精度的研磨齿条、齿轮，我们以DIN6级精度为例，其中以齿条的要求，我们以模数2为例，整支齿条（一般情况下为1000mm或接近于1000mm，其总长度受限于齿距）的误差一般不超过0.036mm，还有一个公差是任意300mm的误差控制在0.022mm以内，另外齿跳动公差为0.02mm以内，齿轮以20齿为例，分度圆直径在125mm以内，公差会在0.02mm以内（不同的齿数外径不同分度圆公差也会有不同的要求），这些都需要非常严密的加工与制程管制才能达到相关技术要求！有时间我们另外帖子详细讨论！

回归标题，关于淬火深度对于齿轮、齿条这些传动件的使用影响问题，淬火的深度会对他们的使用产生什么样的影响？做到多深才是最为合适的？

为避免造成不良影响，我们在这里只对表现优异的厂家进行点名褒奖！其他的以字母代替！

我的一帮朋友都是做机械的，因为大家的机械在制造中都会用得到齿条齿轮传动，并且使用量还不小，为了研究这个问题，首先我们拿出各自正在使用的齿条，发生居然凑齐了不少品牌，我的朋友曾总和周总那边用的是台湾YYC的齿条，刘总用的是瑞士GUDEL的，另外还有大杨总和小杨总分别用的德国ATLANTA，台湾“K牌”等等，于是财大气粗的大杨总为了凑齐各个厂牌的品牌做研究，自掏腰包分别把一些国产的以及市面上听说过的品牌齿条通通都采购一支过来，如“F牌”、“G牌”，“M牌”、“L牌”等，都是市面上使用的符合DIN6级精度要求的齿条，首先当然是检测齿条的硬度了，材料S45C中碳钢，其中GUDEL、ATLANTA、YYC的表现出人意料，硬度能达到HRC52度以上，常规条件下，S45C中碳钢的材料理论上来讲只能做到HRC45~50度，硬度再高就会产生碳化，导致材料变脆！难道这一点这些进口品牌会不知道？还是说，他们有对材料进行了其他什么特殊的深加工？没事，我们后面还会做进一步的测试；其他的几个品牌，齿面硬度能正常维持在HRC45~48度，国产品牌也能在HRC40度以上；然后，我们开始进行精度的检测，这个过程不属于现在的讨论，但是结果是，能完全满足DIN6级精度各项指标要求的只有GUDEL、ATLANTA、WMH（德国进口部分，青岛产的WMH不在检测范围）、YYC、以及“M牌”五家，我们开始用三个月的时间做材料疲劳测试，每天24小时满负载运转，不对精度进行监控，主要是对齿条的使用情况进行监控，比如产生磨损的时间和磨损的程度等，半年后我们的结果出来了，能够做到没有磨损的只有几个进口品牌，瑞士的GUDEL、德国的ATLANTA、WMH、台湾的YYC，并且在高负载、长时间的高速运转下（速度每分钟80米）温升时间最慢的也是这几个品牌。然后我们开始搞破坏了，加快加速度、急停、制造机械故障增加瞬间力矩，GUDEL、ATLANTA、YYC、WMH经受住了考验！最后我们开始进行齿条的材料切面！这个时候才是看到关键数据的时候！

齿条的切面结果显示，稳定的品质除了来自于精度以外，其实更大的原因在于淬火的深度，几个没有受到破坏的品牌，淬火层深度在1.2mm~1.6mm不等，其他的会在0.4mm~0.6mm这个范围，于是答案就开始呼之欲出了！

经过研究得出如下结论，主要归纳于以下几个方面：

1、碳化，淬火深度在1.2mm~1.6mm应该是一个比较理想的状态，淬火会产生热应力进而导致材料产生一定变形量，但是通过技术手段是可以消除这些变形量的，因为淬火技术的原理，在经过加工的齿轮、齿条上，虽然是规则的高低，但不在同一直线的东西，淬火如果做得太深，其最表面的一层就会产生一定程度的碳化，所以点到名的几个进口品牌的齿条，在这一点上，做得还是比较成功的！当然关于硬化的技术还有许多，比如渗碳、渗氮等，但这些会导致齿条、齿轮整体表面硬化，不利于后续的二次加工。比如钻孔等！

2、磨损，齿轮、齿条在高速传动中牵引机构运动产生的热能和牵引力，会被硬化层吸收，硬化层越深，就更不容易快速地传递到软材面，也就是说，就算是相等的材料表面硬度，硬化层的不同，在高速摩擦产生温升的时间和温度也就不同，而温升会直接导致材料本身的分子结构产生变化，进而导致材料在温升加剧的情况下机构的继续运转而产生磨损。硬化层越深，在这一点的表现就更优秀！所以产生的磨损的时间就会延缓，磨损量也会更小！

3、钢性，同样的原理，硬化层越深，核材料本身的钢性自然越强，在机械瞬间力矩加大的情况下，不容易被破坏，我们可以想象一下同样硬度不同厚度的两块钢板放在一起做相同的破坏性动作，哪一块会更容易被破坏？同理，我们现在对机械床身的结构要求越来越严格，从普通钢材焊接到厚板焊接、再到铸件，其实都是为了增强其本身的钢性，降低因钢性不足时一旦产生机械故障而导致的机械二次损坏或人员、财产的损失，并且降低机械运动时产生的共振，从而保证机械加工出来的产品品质越来越高。

期待更多的朋友一起为中国机械工业的进步一起努力，产品的品质是企业立命之本，同时也期待我们的配件厂商，做出更好的产品！