摘要：数控齿轮机床是机床工业公认的子工作母机中含量最高、零部件最多、结构最复杂的产品之一，齿轮的生产在现代化机械制造业中也同样占有十分重要的地位，尤其在汽车、飞机、轮船等高精度、高要求、高质量的机械工业的生产中占有相当的比重，意味着齿轮的精度以及生产效率必须跟随这些产业的发展而发展。
关键词：齿轮；机床
前言
本文以数控齿轮加工机床的精密化、自动化和高效化为研究导向，主要对数控滚齿机、数控磨齿机、数控插齿机和数控铣齿机的国内外专利申请进行研究分析。
1 数控齿轮机床技术分解
针对齿轮加工方式的不同，如表1所示，数控齿轮机床主要分为数控滚齿机、数控磨齿机、数控插齿机和数控铣齿机。在加工圆柱齿轮、斜齿轮以及圆锥齿轮时，可采用轴向、径向、径向轴向、切向以及对角等滚切方法加工，其加工的齿轮齿形准确，加工效率比较高；在加工内齿轮、直径差较大的多联齿、扇形齿以及齿条时，可采用沿被加工齿轮的齿向方向连接切削的方法加工；在加工普通的直齿、斜齿的外齿轮和内齿轮时，可采用展成法或成形法对齿轮的轮齿进行磨削加工，磨齿加工需要纠正齿面热处理及其之前所积累的各项误差，获得较高精度，其结构相对其他齿轮机床要简单很多；在加工大模数直齿轮、斜齿轮及人字齿轮时，可采用成形指型铣刀、圆盘铣刀等成形刀具，利用刀刃形状与被切齿轮齿廓形状相同在齿坯上直接切制出两侧的渐开线齿廓，成型铣刀在齿轮加工过程中的主要特点为刀具结构简单、成本较低。
表1 数控齿轮机床的技术分支
2 数控齿轮机床本体专利申请趋势分析
2.1专利申请量趋势分析
图1 专利申请量趋势
图1为数控齿轮机床本体相关的专利申请量趋势图。可以看出，数控滚齿机床、数控磨齿机床、数控插齿机床和数控铣齿机床专利申请数量总体处于上升趋势，且在2002年之后增长速度较快。该领域专利申请大致可分为三个阶段：第一阶段为2002年之前的萌芽阶段，此阶段技术较为薄弱，申请量较少；第二阶段为2002~2014年，此阶段初入稳定上升期，申请量有一定上升但呈现波动趋势；第三阶段为2014年至今，这一阶段进入减速阶段，但是数控磨齿机床的申请量降幅相比较与数控滚齿机床、数控插齿机床和数控铣齿机床的申请量降幅明显偏小，随着数控齿轮机床的技术不断发展和沉淀，数控齿轮机床的技术日趋成熟，在数控齿轮机床的发展创新需要不断的超越，但是从整体的申请量可以估计，数控磨齿机床的专利申请量在今后一个时期仍将继续走高。
2.2专利申请产出国分析
图2 专利申请产出国统计
图2为数控齿轮机床本体相关的专利申请产出国统计。可以看出，在数控齿轮机床领域，中国和日本的发展相对活跃，其中中国有关数控齿轮机床的申请量远远超过其他国家的申请量，数控铣齿机床的申请量占的比重较大，而其他国家在数控齿轮机床中的数控磨齿机床申请量的比例相对较高，随着2015年5月8日国务院《中国制造2025》计划的颁布，预计到2025年，中国将达成从“制造大国”变身为“制造强国”的目标，这一方面说明了随着经济的发展我国的数控齿轮机床领域的取得了飞速发展，另一方面也反映了我国越来越注重机械自动化的加工方式。
2.3主要申请人分布
图3 主要申请人统计
为了研究数控齿轮机床领域的主要竞争情况，对检索出的专利数据按照申请人进行了统计分析，结果参见图3。其中，此次统计对跨国企业下不同子公司的专利申请进行了合并简化。排名前十位的申请人中，中国申请人在数控齿轮机床的申请数量呈现迅猛增长的势头，但是，通过检索数控齿轮机床领域高质量的申请专利、被引用次数较多的核心专利发现，其中以格里森（GLEASON WORKS）公司、三菱重工业株式会社、本田技研工业株式会社在本领域中的数控磨齿机床和数控铣齿机床的关键技术专利布局较为突出，在数控齿轮加工领域有着较为雄厚的技术积累；在国内以重庆大学为代表的中国高校在本领域关键技术的发展中也投入了较多的科研力量，同时国内的企业例如天津第一机床厂、上海机床厂、重庆机床厂等企业也投入了大量的资金进行技术创新，但是，从专利数据分析的角度来看，中国却很少有PCT国际申请的专利或被引用的专利，这也说明了中国有关数控齿轮机床的核心技术专利相对较少，从侧面反映出中国数控齿轮机床领域专利申请数量增加的同时，质量上仍有待进一步提升。
3 结语
对于数控齿轮机床本体，研究的重点是齿轮刀具和蜗杆加工方法、特种齿轮的加工方法，尤其是对于锥齿轮、伞齿等，并且由于汽车、飞机、军工等高精度要求行业的持续不断发展与急切需求，数控齿轮机床所能达到的加工精度、加工效率、机床可靠性仍然是将来的研究重点，同时，对于机床本体结构的简化也是一项发展趋势。
参考文献：
[1]冀玉梅.《数控原理与机床》课程教学探讨[J].考试周刊.2014（34）
[2]董婷婷.概论虚拟数控机床在数控维修教学中的应用[J].黑龙江科技信息.2012（33）
论文作者:周俊,乔晓晶
论文发表刊物:《基层建设》2018年第31期
论文发表时间:2018/12/18
标签：齿轮论文; 数控论文; 机床论文; 专利申请论文; 加工论文; 插齿机论文; 专利论文; 《基层建设》2018年第31期论文;