汽车齿轮加工的技术创新与发展

2016-07-13谌昊堃

大科技 2016年27期

关键词：齿轮工件加工

谌昊堃

汽车齿轮加工的技术创新与发展

谌昊堃

（湖南省益阳市箴言中学 413000）

就现阶段来看，汽车齿轮加工中涌现出了一系列的新技术，珩齿与摩齿工业成为今后汽车齿轮加工工艺的发展新动向，其应用范围也越来越广泛，有效促进了汽车齿轮加工产业的发展。本文主要针对汽车齿轮加工的新技术和发展动向进行分析。

汽车齿轮加工；新技术；发展动向

从目前阶段来看，无论是国内还是国外都是主要采用切削加工的方式作为齿轮加工工艺的。例如当前的变速器圆柱齿轮的加工工艺仍旧是传统的滚、插、剃齿等方式为加工工艺。近些年来，随着汽车制造业不断发展，对汽车齿轮噪声的要求越来越高，采用磨齿和珩齿工艺作为齿轮热后精加工的方式在齿轮制造业中应用的逐渐广泛。当前变速器圆柱齿轮采用的加工工艺主如下：首先以齿坯为基础，然后在经过切齿、剃齿、热处理得到磨齿和珩齿，或者通过切齿和热处理的方式得到磨齿和珩齿。

1 齿轮干切技术

在随着技术领域的发展，高速干切技术也开始得到普及性应用，该种技术是发达国家普遍采用的一种齿轮切削加工技术，随着人们环保意识的增强，人们越来越重视工业生产的节能性，污染法律法规也日臻完善。我国齿轮干切技术开始成熟起来，目前，很多地区开始积极引入美国、日本的齿轮机床，这一技术也将成为下一阶段汽车齿轮加工技术的发展趋势。之所以这一技术可以得到推广应用，就是在于其优异的节能性。在进行切削齿轮的加工工程中普遍会使用到切削油，虽然切削油能够降低切削温度，但是企业大量使用切削油容易造成环境污染，同时对劳动者的身体健康造成一定的影响；此外，大量使用切削油会造成成本的增加，在一些企业中因使用和处理切削油所形成的费用，占到了总加工费用的20%左右。所以，为了减少环境污染和降低生产成本，国外生产机床的厂家开始大力推行无切削油的干切技术。为了实现干切削，首先要对干切削所使用的道具和机床进行改造。因干切削会使刀具与齿轮间温度急剧上升，所以刀具要有极高的耐热性和长时间切削能力，而机床要具有能将高温切削迅速排出的能力。随着机床制造业技术的不断进步和刀具涂层技术的快速发展，国内外的齿轮干切削技术得到了极大的推广并取得了良好的效益。代表性的有三菱重工的GN系列滚齿机。有的公司更是推出了干、湿两种切削方式均可应用的滚齿机，如日本Kashifuji公司生产的KN、KE、KS等系列滚齿机。

2 无斜齿导套的斜齿插齿机

在进行直齿和斜齿轮加工时，普遍在插齿机上使用导套来实现切削，插斜齿轮要使用螺旋导套。在进行插斜齿轮加工时，插齿刀的螺旋角与工件的螺旋角必须保持一致，在进行加工过程中要根据不同的斜齿轮选取不同的螺旋导套。但是导套的研发过程比较复杂、生产时间长并且在使用过程中进行更换时不方便，所以插斜齿就成为了新产品研发需要首先解决的问题。所以针对此问题有两种解决方法：①在构架允许的情况下将插斜齿的齿轮分为两体；②根据现有的导套，对工件的螺旋角参数进行更改，达到导套的导程要求。但是上述两种解决方法都存在一定的约束性，所以人们开始研发不通过导套就能完成插斜齿的插齿机床。在21世纪初，日本三菱重工成为了全球第一研发出不同导套的插齿机，而是采用伺服电机来完成插斜齿齿轮。此外美国Southeastern公司也顺利研发出了不用导套的插齿机。而国内的公司只是引进了上述两家公司的技术，而能够自主研发的厂家还没有出现，该项技术还处于空白。

3 同步式剃齿机

剃齿属于齿轮精加工的一种方法，在进行剃削时，通常是在剃齿刀的作用下带动工件旋转，但是两者之间并未安装传动链，而是借助于剃齿刀与工件之间无侧向间隙进行螺旋齿轮副啮合，在进行切削过程中刀具和工件的速度、方向都是不一致的，而工件中的齿侧面按照两者剃齿刀的齿侧面进行滑移，在剃齿刀的齿侧面上具有较多的小槽，切削刃就是槽与齿侧面的交线。剃齿能够有效的修正齿形和降低齿向误差，同时能够保持齿面良好的光洁度。所以剃齿有着较高的生产效率，在进行齿轮精加工中普遍采用剃齿工艺。但是剃齿加工方法也存在一定的缺陷，由于转速丢转对齿形的修正能力产生一定的影响，所以为了解决上述问题国外研发出了同步式剃齿机，这种剃齿机的剃齿刀与工件具有强制的传动链，对刀轴与工件进行同步控制提升了剃刀修正和减少误差的性能，大大减少了加工时间，提升了加工效率。

4 强力珩齿技术的发展

在20世纪70年代，汽车齿轮生产中主要采用圆盘状或蜗杆状珩轮技术，但是采用这种技术制造成的珩齿机，只是改变了齿面粗糙度，并不能提高齿形和精度，一旦珩削时间过长还会对齿轮的精度造成一定的的破坏。为了提高珩齿机的效率，美国Gleason-Hurth公司和日本神崎铁工共同合作研发出了强力内齿珩，通过CNC数控轴控制保证内齿珩轮与被珩齿轮间的强制传动，大大提高了齿轮精度和生产效率，并开始大力推广滚齿－热处理－强力珩齿加工工艺。