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汽车齿轮制造工艺的发展

发布:dsjxpj 浏览:154次

  近些年来,汽车齿轮制造的主要方向由商用车齿轮转向乘用车齿轮,齿轮制造工艺也由传统的:滚齿(或插齿)+剃齿,而越来越多采用:滚齿(或插齿)+磨齿(或强力珩齿),齿轮制造精度提高1—2级。这是汽车市场激烈竞争的结果,也是制造技术不断进步的体现。由其是近几年来,混合动力汽车、电动汽车的兴起也促使汽车齿轮的制造精度提高,所以大批量生产汽车齿轮的制造工艺也必须与之相符。

  1.外圆柱齿轮磨齿:

  磨齿作为齿轮精加工工艺已有很多年,从成形砂轮磨齿、双锥面砂轮磨齿到蜗杆砂轮磨齿,现大批量汽车齿轮的磨齿基本采用蜗杆砂轮磨齿,它的好处是:生产效率高(有的厂家机床齿轮磨削速度可达100米/秒,节拍可达13---40秒/件)、精度高(可达DIN4--7级)、成本相对较低,并可以解决热处理变形较大的难题;

  1.1磨齿工艺的难点:

  机床动态精度要求稳定(尤其是大批量生产、长期2、3班倒作业、齿轮件精度稳定在DIN6—7级),可靠性要好;

  夹具精度要求高,且便于工件自动上下料;

  砂轮修整器精度要求高且耐用,砂轮修整能快速达到磨齿精度要求,砂轮修形时间要短;

  砂轮要求自锐性好,且使用寿命长(每修整一次砂轮加工件数多),线速度要高(可达100米/秒),能满足高速磨齿的砂轮制造供货商较少;

  1.2.磨齿工艺的新难点:

  由于汽车市场的竞争需要,以及混合动力汽车、电动汽车对变速器噪音要求不断提高,2007年德国大众对齿轮磨齿工艺提出了一齿三截面的要求(也就是齿形方向测三截面、齿向方向测三截面,在单一齿轮的一侧齿面上共测9个点的坐标误差值);而过去仅仅要求一齿一截面(也就是齿形方向测中间一个截面、齿向方向测中间一个截面,在单一齿轮的一侧齿面上共测5个点的坐标误差值);现在等于要求齿轮一侧曲面上要测9个点的空间位置都必须合格,而一个齿的双侧曲面上的18个点的空间位置都必须合格,这实在是很难达到。国际上能满足此要求的磨齿机制造厂很少。

  为实现此规定德国大众先与瑞士莱森豪威尔公司提出要求,经过该公司对磨齿机床控制软件、砂轮修整器等的多次重新设计、试验,最后满足大众要求,之后大众才出台磨齿一齿三截面要求,并在之后的新产品设计中广泛使用。目前为了更稳定达到用户不断提出的新要求,瑞士莱森豪威尔公司已对磨齿机床控制软件版本等进行多次升级。

  随着电动汽车的发展,可能对汽车齿轮的制造精度提出更进一步的要求,所以我们必须有一定的思想准备应对。同时作为变速器的设计者必须考虑:你新设计的产品是否能加工出来?你提出的新要求需要有相应技术文件的支持。

  2.强力珩斜齿外圆柱齿轮:

  内珩轮强力珩外圆柱齿轮

  过去珩齿加工只是外珩轮主动旋转,而齿轮工件跟随珩轮转动且被加工,类似剃齿加工,此加工仅仅只是提高齿轮表面粗糙度,基本不能提高齿轮精度。现在的强力珩齿加工是珩磨轮与被加工件按一定速比强制转动,而且采用内珩磨轮珩磨外圆柱齿轮,这增大了齿轮啮合时的重合系数,加大了磨削力,提高了加工效率(有的厂家机床珩磨轮转速可达2000转/分,节拍可达30秒/件),并可在一定范围提高齿轮精度达DIN4—7级。

  2.1.强力珩齿工艺的难点:

  机床动态精度要求稳定(尤其是大批量生产、长期2、3班倒作业,齿轮件精度稳定在DIN6—7级),可靠性要好;

  夹具精度要求高,且便于工件自动上下料;

  珩磨轮修整器是一个齿轮状的,精度要求高且耐用,珩轮修整要求快速达到珩齿精度要求,修形时间要短;

  珩磨轮要求自锐性好,且使用寿命长(即每修整一次珩轮加工零件数多);

  被加工零件滚齿及倒棱精度要求好,齿轮钢材料要求变形小,供货厂要求单一;齿轮件热处理变形必须控制要好,且变形有规律,珩磨余量不能大,否则极易产生珩磨轮破损;

  2.2.珩齿工艺的新难点:基本与磨齿相同,如果被加工零件精度太高,珩磨轮修整器将很难制造,价格更不菲;

  3.内圆柱斜齿齿圈的强力车齿加工:

  这是按老苏联教材的叫法,国内也有称“插滚”,“刮齿”等,国外则称“PowerSkiving”、“Schaelen”、“Scudding”。由于近些年汽车自动变速器的大量使用,对行星排里的薄壁高精度内齿圈件的加工量逐渐增大,过去单靠插齿机的插斜齿加工已经不能满足生产的需求(三菱SD25全数控插齿机加工节拍25分/件),所以车齿加工又被推出,它即有插齿的径向进给,又有圆周进给。内齿圈车齿加工节拍比插齿加工要快很多,最快2.5分/件,精度可达DIN6—8级,表面粗糙度Rz3。它的刀具类似插齿刀,这种车齿加工也能加工外圆柱齿轮,而且换产时间只需30分钟。现能够批量稳定车齿加工高精度薄壁内齿圈的厂家并不多,所以订货时需根据具体情况而做选择。

  另外我认为对于这种薄壁内齿圈加工还必须注意的是机床夹具的选择:必须采用多瓣式液压夹具,4瓣、6瓣、8瓣的夹具都太少,至少10瓣以上,多多益善。要求瓣多是使加紧力能均匀夹持薄壁内齿圈,不产生夹持变形,加工后工件没有弹性恢复变形,保证加工质量不受到破坏。