在高速齿轴加工的整个工艺过程中，应该安排足够的热处理工序，以保证齿轮轴力学性能以及加工精度的要求，并改善工件的加工性能。一般在轴毛坯锻造以后首先安排的应该是正火处理，以消除锻造内应力，细化晶粒，改善在机加工时的切削性能。在粗加工以后安排调质处理。在粗加工的阶段，经过粗车、钻孔等的工序，高速齿轴的大部分加工余量都被切除了。粗加工过程中切削力和发热都很大，在力和热的作用之下，高速齿轴就会产生很大的内应力，通过调质处理可以消除内应力，替代时效处理，同时也可以获得所要求的韧性。在半加工以后，除了重要的表面以外，其它的表面全都已经达到了设计的尺寸。重要表面仅剩精加工的余量，这个时候在齿部等安排局部的淬火处理，使其能够达到设计的硬度要求，保证这些表面的耐磨性。而后续的精加工工序也可以消除淬火变形。