淺談汽車(chē)齒輪加工工藝發(fā)展動(dòng)向

一、前言：

　　隨著我國(guó)汽車(chē)制造業(yè)的發(fā)展，汽車(chē)齒輪加工行業(yè)也取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，汽車(chē)齒輪是汽車(chē)傳動(dòng)系統(tǒng)中極其重要的零部件，又是傳動(dòng)系統(tǒng)中的核心部件，所以說(shuō)齒輪的品質(zhì)直接關(guān)系到傳動(dòng)系統(tǒng)的品質(zhì)，也是影響整車(chē)的性能和噪音的重要因素。因此，必須要更加深入的分析汽車(chē)齒輪工藝發(fā)展的動(dòng)向。

二、汽車(chē)齒輪加工概述

　　齒輪加工的專(zhuān)業(yè)性比較強(qiáng)，根據(jù)齒輪的不同用途，在生產(chǎn)條件的許可下采取不同的加工工藝來(lái)控制齒輪的精度等級(jí)，承載能力及疲勞壽命等。汽車(chē)齒輪的加工工藝一般為毛坯鍛造、毛坯熱處理（正火）、齒坯加工、齒形加工、熱處理及熱后加工幾個(gè)階段。

三、汽車(chē)齒輪加工工藝

1、鍛造齒坯

　　熱鍛的過(guò)程在齒輪毛坯鍛造仍然被廣泛使用。近年來(lái)，橫軋技術(shù)在機(jī)械軸的生產(chǎn)上是一個(gè)大規(guī)模推廣過(guò)程。這種技術(shù)特別適用于更復(fù)雜的階梯軸類(lèi)工件，這種方法不僅精度高，生產(chǎn)效率高，更重要的是加工余量小，基本沒(méi)有資源浪費(fèi)。隨著鍛造技術(shù)的發(fā)展，已經(jīng)有越來(lái)越多的鍛件采用閉式模鍛技術(shù)。尤其是盤(pán)齒類(lèi)的鍛件，采用閉式模鍛不僅能夠提高材料的利用率，而且省去了切邊工序，減少了對(duì)設(shè)備和人工的投入，其經(jīng)濟(jì)效果對(duì)廠家來(lái)說(shuō)不言而喻。

2、正火

　　齒輪毛坯最常用的熱處理方法為正火。這個(gè)過(guò)程的目的是消除鍛造過(guò)程組織應(yīng)力，穩(wěn)定改善內(nèi)部組織。以獲得良好的切削性能和為最終熱處理進(jìn)行組織準(zhǔn)備，以有效地減小齒輪的熱變形。一般的正火處理，由于受操作人員，設(shè)備和環(huán)境的正�；�影響比較大，從而使工件和冷卻速度是難以控制均勻的，導(dǎo)致不均勻的組織結(jié)構(gòu)，使得產(chǎn)生大的熱變形而無(wú)法控制，直接影響后序金屬切削及最終熱處理，出于這個(gè)原因，必須使用等溫正火過(guò)程。實(shí)踐證明有效改變正�；�等溫缺點(diǎn)的弊端，可以有效提升產(chǎn)品質(zhì)量。

3、車(chē)削加工

　　齒坯加工最常用的是車(chē)削。為了滿(mǎn)足高精度加工的齒輪定位的要求，所有齒輪毛坯均采用數(shù)控車(chē)床一次性完成。機(jī)械夾緊、不用反復(fù)重磨舊式車(chē)刀，端面和外徑同步加工過(guò)程設(shè)備得以實(shí)施完成，既保證了端面與內(nèi)孔垂直度的要求，又確保了大批量生產(chǎn)下齒坯離散性差異小，從而提高了齒輪坯件精度，以確保后序齒輪齒形加工精度。此外，本公司購(gòu)進(jìn)的高性能的數(shù)控車(chē)床也顯著的減少了設(shè)備數(shù)量，經(jīng)濟(jì)性明顯較好。

4、齒形加工

（1）滾、插齒

　　滾、插齒仍然是齒形加工最有效的技術(shù)手段，也是適應(yīng)面最廣的加工技術(shù)。傳統(tǒng)的滾齒機(jī)和插齒機(jī)受其機(jī)床本身技術(shù)上的制約，加工速度較慢，生產(chǎn)效率低，如：我公司變速器5T065輸入軸生產(chǎn)線(xiàn)要完成20萬(wàn)/年的產(chǎn)能時(shí)，滾二檔、插一檔各序兩臺(tái)滾、插設(shè)備才能保證節(jié)拍。加工精度也不高。這種加工設(shè)備對(duì)水資源、土壤及空氣有一定的污染，危害著人類(lèi)的健康。隨著齒輪加工機(jī)床的高速化、切削技術(shù)的不斷完善，以及干切式高速切削刀具的進(jìn)一步發(fā)展，高速干切加工已經(jīng)得到了快速發(fā)展。

（2）剃齒

　　剃齒是熱前齒輪精加工的常用方法。而徑向剃齒技術(shù)，因?yàn)槠湫�率高，齒形、齒向的修形設(shè)計(jì)非常容易實(shí)現(xiàn)，被廣泛應(yīng)用于大批量生產(chǎn)的齒輪中。上世紀(jì)90年代中期，本公司引進(jìn)了意大利SICMATRAS0220型徑向剃齒機(jī)，經(jīng)過(guò)多年的應(yīng)用，這種技術(shù)已經(jīng)日益成熟，產(chǎn)品加工質(zhì)量穩(wěn)定可靠。

5、熱處理

　　根據(jù)性能要求，汽車(chē)齒輪一般選用低碳合金鋼，如齒輪鋼20CrMnTi。熱處理一般是滲碳淬火+回火。熱處理后形成淬火后的表面硬度高，并且保持了心部的塑韌性，從而提高齒輪的耐磨性、疲勞強(qiáng)度以及高壽命等。

6、磨削

　　主要是對(duì)齒輪熱處理后所有配合的元素如：軸的外徑、齒輪內(nèi)孔、端面等主要部分提供精加工，減小幾何公差的大小，以提高裝配安裝精度。

7、檢驗(yàn)

（1）齒輪檢測(cè)技術(shù)

　　齒輪檢測(cè)技術(shù)是齒輪加工生產(chǎn)中重要的一環(huán)，沒(méi)有先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)和設(shè)備，它是不可能制造出一件具有優(yōu)良性能的齒輪�，F(xiàn)代齒輪技術(shù)是結(jié)合非接觸式檢測(cè)技術(shù)、高精度、多功能、自動(dòng)化，集成化（電腦控制）、經(jīng)濟(jì)化發(fā)展的方向。在檢測(cè)領(lǐng)域中，解決問(wèn)題求解大型和小型模數(shù)檢測(cè)問(wèn)題。

（2）齒形檢測(cè)方法

　　目前是兩種類(lèi)型，有單一的誤差測(cè)量和綜合誤差的測(cè)量。1968年四川成都工具研究所首次實(shí)現(xiàn)齒輪整體誤差方法測(cè)量綜合誤差。揭示了齒輪固有的特性和各種誤差之間的聯(lián)系機(jī)制，提供了基礎(chǔ)的監(jiān)控齒輪制造質(zhì)量，改進(jìn)設(shè)計(jì)和制造齒輪的工藝和方法。1970年以后成都工具研究所、哈爾濱和北京量具廠等用這種方法測(cè)量技術(shù)研制了完全橫截面的測(cè)量?jī)x器，用來(lái)減少誤差，以全面制定發(fā)展新階段的測(cè)量方案。

　　隨著與國(guó)際接軌，國(guó)外先進(jìn)的檢測(cè)技術(shù)及設(shè)備在較高要求齒輪加工過(guò)程中不斷的推廣。也促進(jìn)了行業(yè)進(jìn)步。著名的齒輪測(cè)量中心有德國(guó)克林貝格、溫澤公司制造的，還有美國(guó)M&M公司的同類(lèi)產(chǎn)品等在我公司的齒輪檢測(cè)中得到應(yīng)用。

四、 齒輪加工新動(dòng)向

　　隨著汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展和綠色環(huán)保的要求，帶動(dòng)了制造技術(shù)的不斷提升，齒輪高速干式切削、硬齒面加工、無(wú)屑加工（冷軋齒輪）等新技術(shù)得到蓬勃發(fā)展。特別是對(duì)汽車(chē)齒輪降低噪聲要求的不斷提高，磨齒和珩齒作為齒輪熱后精加工工藝的應(yīng)用正日益增多。

1、硬齒面加工

（1）磨齒加工作為齒輪精加工的一種方法。這種曾經(jīng)的被認(rèn)為效率低、成本高的齒輪加工手段，隨著新型砂輪材料的不斷應(yīng)用及數(shù)控技術(shù)自動(dòng)化程度越來(lái)越高、磨齒機(jī)的效率得到極大提升的情況下，現(xiàn)在已經(jīng)在齒輪加工中得到了普遍應(yīng)用。

　　在國(guó)內(nèi)外的汽車(chē)齒輪加工企業(yè)普遍都擁有自動(dòng)化的數(shù)控磨齒機(jī)，常見(jiàn)的有德國(guó)KAPP磨齒機(jī)、意大利SU磨齒機(jī)、美國(guó)Gleasno磨齒機(jī)及日本三菱磨齒機(jī)等。

　　本公司采用日本三菱磨齒機(jī)加工5T065系列差速器齒圈其參數(shù)為

齒數(shù)	模數(shù)	壓力角	螺旋角	齒根園	齒頂園	齒寬	材料
62	2.25	20	30	161.081	167.6	24	20CrMnTi

磨齒后對(duì)其精測(cè)結(jié)果見(jiàn)下圖：

                                 左齒面齒距誤差　　　　　　　　　　　　　　右齒面齒距誤差

　　通過(guò)磨齒加工的齒輪能夠獲得更好的精度等級(jí)，消除熱處理變形，從而更好地控制齒輪的噪音，提高齒輪的制造品質(zhì)�，F(xiàn)磨齒加工工藝在整個(gè)齒輪行業(yè)中已基本成熟并在快速增長(zhǎng)，而汽車(chē)齒輪加工行業(yè)將會(huì)是近幾年硬齒面加工增長(zhǎng)最大的市場(chǎng)。

（2）強(qiáng)力珩齒技術(shù)

　　隨著人們對(duì)汽車(chē)駕駛的舒適性要求不斷提高，自動(dòng)變速器的需求越來(lái)越大。傳統(tǒng)的滾/插齒一剃齒一熱處理加工工藝已無(wú)法滿(mǎn)足齒輪在自動(dòng)變速器中的要求。

　　球面強(qiáng)力珩齒的機(jī)加工工藝，所展示出的是一種剃齒和磨齒的替代工藝。

　　采用球面強(qiáng)力珩齒，對(duì)熱后圓柱齒輪的齒面進(jìn)行精加工，用戶(hù)可以極大地降低大功率傳動(dòng)裝置的噪音，并確保更長(zhǎng)的使用壽命。不管是否采用預(yù)先加工的工藝方案，球面珩齒均能改善輪齒的幾何狀態(tài)，降低齒輪的跳動(dòng)誤差和齒距誤差，同時(shí)精整輪齒的表面和齒向，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)低噪音的輪齒接觸特點(diǎn)。另外對(duì)于某些零件，在磨齒加工時(shí)存在幾何形狀干涉問(wèn)題的而無(wú)法加工，強(qiáng)力珩齒是唯一可實(shí)現(xiàn)的硬齒面精加工方法。

因此這種新工藝在國(guó)內(nèi)將有待于普及推廣應(yīng)用。

2、齒輪高速干式切削

　　高速干式滾切機(jī)是滾齒設(shè)備朝著全數(shù)控化、數(shù)控高速化后更進(jìn)一步發(fā)展結(jié)果，高速滾切技術(shù)的實(shí)現(xiàn)還有益于滾刀制造技術(shù)的提高，如日本三菱重工開(kāi)發(fā)的干切滾刀是在提高耐磨性的特殊高速鋼材料上進(jìn)行耐熱，耐熱的特殊涂層（TiAlN）處理，被稱(chēng)為“超級(jí)干切滾刀”，可提高刀具壽命。國(guó)內(nèi)刀具制造商（如漢江工具廠）采用進(jìn)口刀具材料進(jìn)行加工，并引進(jìn)國(guó)外涂層技術(shù)，干切滾刀也實(shí)現(xiàn)了市場(chǎng)化，刀具涂層這一難點(diǎn)得到解決，為干切技術(shù)在中國(guó)的發(fā)展提供了有利條件。如在國(guó)內(nèi)的上汽公司、陜西法士特齒輪有限公司及本公司也已采購(gòu)了日本三菱的干式滾齒設(shè)備。

　　我公司5T065系列差速器齒圈制齒采用日本三菱高速干式滾切機(jī)床加工對(duì)提高生產(chǎn)效率、降低工具費(fèi)用、改善環(huán)境以及減少能源消耗等取得了很大的效果，差速器齒圈相關(guān)參數(shù)為：

齒數(shù)	模數(shù)	壓力角	螺旋角	齒根園	齒頂園	齒寬	材料
62	2.25	20	30	161.081	167.6	24	20CrMnTi

                       干滾后齒形精度　　　　　　　　　　　　　　　　　　　齒向精度

采用干式加工：

生產(chǎn)效率	切削油	電費(fèi)	工具費(fèi)降低	成本降低
提高2倍	降低100%	降低33%	40%	45%

　　并且干式加工還有效的防止因油煙所造成的空氣污染以及費(fèi)油處理所造成的環(huán)境污染。

　　世界最重要的傳動(dòng)系列產(chǎn)品專(zhuān)業(yè)制造商ZF、德國(guó)大眾、美國(guó)FORD汽車(chē)公司等使用高速干滾切削已經(jīng)成為主流。干切技術(shù)一定會(huì)成為齒輪加工行業(yè)中的主流加工方式。

3、少/無(wú)屑加工

　　為了取得更好的性?xún)r(jià)比，提高齒輪的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，在節(jié)約資源，節(jié)省成本，保護(hù)環(huán)境，提高材料利用率等的優(yōu)勢(shì)下，冷軋、冷擠壓、熱精鍛、冷精鍛成型，冶金粉末加工等少/無(wú)屑加工工藝將成為汽車(chē)齒輪加工技術(shù)的首選。

　　本公司5T065系列變速箱中的低速檔齒輪均采用精短結(jié)合齒的加工工藝，這種加工方式不僅利于環(huán)保、節(jié)約能源而且也減少了部分加工設(shè)備。

五、 乘用車(chē)變速箱的變遷

　　中國(guó)的二氧化碳排放量占世界的比重增大，原油價(jià)格的調(diào)整以及環(huán)境負(fù)荷需要減輕的對(duì)策顯得越來(lái)越重要。因此混合動(dòng)力汽車(chē)變速箱及電動(dòng)汽車(chē)變速箱將隨之增加，為了減小熱處理變形，更好的控制變速箱的噪音，必須對(duì)齒輪的精度提出更高的要求。

　　追求高精度、高效率、低成本應(yīng)采用以下的工藝路線(xiàn)：

可塑性加工	制齒	齒部精加工	熱處理	裝配面	齒部精加工
車(chē)削	干式切削	不采用熱前剃齒	滲碳淬火	熱后磨削	采用磨齒.珩齒

六、全智能加工系統(tǒng)

　　隨著電子計(jì)算機(jī)的迅速發(fā)展，數(shù)控技術(shù)越來(lái)越普及應(yīng)用于齒輪加工。全數(shù)控、多元化、小型化、低噪聲、高速高效、高智能、綠色環(huán)保等新型加工設(shè)備發(fā)展隨著而來(lái)，齒輪加工也向著有全自動(dòng)，全智能，高可靠性方向逐步發(fā)展，未來(lái)將會(huì)實(shí)現(xiàn)由一人值守，全機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)替代傳統(tǒng)的人工操作流水線(xiàn)作業(yè)方式。齒輪加工正朝著高效、高精度及綠色制造方向發(fā)展。

七、結(jié)束語(yǔ)

　　總而言之，必須要重視我國(guó)齒輪加工工藝的發(fā)展動(dòng)向，針對(duì)當(dāng)下汽車(chē)齒輪加工工藝的現(xiàn)狀，提出加強(qiáng)工藝水平的一些有效的措施，不斷提升我國(guó)汽車(chē)齒輪加工行業(yè)的產(chǎn)品質(zhì)量和制造水平。下面介紹一款高速加工中心：

　　意大利西曼斯CMS高速加工中心ANTARESLM系列五軸龍門(mén)加工中心

　　ANTARESLM系列數(shù)控高速龍門(mén)加工中心，適合于各種各樣的非金屬材料工件的復(fù)雜型面的高精度加工。

項(xiàng)目 X軸行程mm Y軸行程mm Z軸行程mm B軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) C軸旋轉(zhuǎn)坐標(biāo) 快速移動(dòng)速度（X,Y軸）mm/min 快速移動(dòng)速度（Z軸）mm/min 最大加速度（X,Y軸）m/s2 最大加速度（Z軸）m/s2 額定功率KW 最高轉(zhuǎn)速rpm 主軸冷卻 主軸追定 刀庫(kù)容量

ANTARES 2600 1500 1200 80-120 70 5-6 5 +/-135°；16.200°/min；3.500°/s2 +/-320°；21.600°/min；3.500°/s2 6kw-18.000rpm 27.000rpm 液冷 ISO30 8-16把

　　需要了解更多詳情的加工中心，可來(lái)電咨詢(xún)范總13306110090，郵箱fq@lanshengcnc.com，也可電話(huà)咨詢(xún)0519-88113113