汽车同步器齿套冷挤压倒锥刀具的修形方法

2022-12-03谢小辉

汽车工艺师 2022年11期

谢小辉

赣州群星机械有限公司江西赣州 341000

汽车同步器的主要作用是，使变速器齿轮结合齿与待啮合的同步器齿套迅速同步，缩短换挡时间，并防止在同步前啮合而产生换挡冲击，让汽车更加平稳地行驶。其中齿套是同步器中一个复杂关键的部件，而倒锥加工又是齿套的一个复杂关键工艺程序。当汽车顺利换挡后，结合齿倒锥面与齿套倒锥面接触产生向里的防脱挡力，防止汽车在行驶过程中跳挡。所以如何保证齿套倒锥面的齿形加工精度关系到换挡后的稳定性，是一款变速器成功与否的一项关键技术。

齿套倒锥常用加工方法的比较

齿套在量产过程中，目前常用的倒锥加工方法有挤齿加工和摆线旋分加工。挤齿加工是通过挤齿刀具的刀齿与齿套内花键啮合挤压成形，成形后的齿套倒锥精度与挤齿刀具刀齿的齿形精度直接相关，挤齿加工的效率高，刀具成本低。摆线旋分加工是近年从国外引进的一种新的加工方法，刀具通过摆线运动的方式实现对齿套倒锥的切削加工，由于存在刀具旋转半径因素，摆线旋分加工的倒锥齿形在靠大径处的倒锥齿根部会形成圆角凸起，无法清根，从而影响倒锥的齿形精度，并且加工的设备及刀具均依靠国外进口，但齿套后续加工的工序少，工艺成本低，适合长生命周期产品的大批量生产。但是对于一般批量产品，目前还是广泛采用挤齿加工倒锥的工艺。

齿套倒锥要求及加工现状

公司生产的某型号同步器齿套如图1所示，倒锥齿的齿廓倾斜偏差fHα要求控制在±10μm以内，并且齿形要求为鼓形，鼓形量Ca要求+2～+5μm。用标准齿形的挤齿刀具加工后的倒锥齿的齿廓倾斜偏差fHα及鼓形量Ca见表1。

图1 某型号同步器齿套

表1 齿套倒锥齿齿形精度（GB/T 10095.1—2001）

从表1可以看出，齿套倒锥齿的齿形精度与技术要求的精度相差较大，影响了同步器的使用性能，装机后汽车存在跳挡故障隐患。

改进方法

倒锥齿挤齿加工是挤齿刀具的刀齿与齿套内花键啮合后，通过挤齿刀与齿套做正向与反向的挤压来实现。成形后的齿套倒锥左右齿面的齿形精度，与挤齿刀具刀齿的左右齿面齿形精度直接相关，而且加工出来的左右齿面不对称，先挤的齿面吃刀深，反向挤压的齿面吃刀浅。为了实现倒锥齿的左右齿面齿形对称，按技术要求齿廓倾斜偏差fHα控制在±10μm以内，并且齿形的鼓形量要求Ca为+2～+5μm，根据实际加工的倒锥齿左、右齿面的齿形，对相应的挤齿刀的左、右齿面按不同的齿形要求进行修形，同时增加左、右齿面的齿形鼓形量要求，以改善挤后齿套倒锥齿的齿形精度。经多次实验验证，确定为如下方法。

1）将挤齿刀刀齿的左齿面按齿廓倾斜偏差值fHα为-3～-45μm进行修形，将挤齿刀刀齿的右齿面按齿廓倾斜偏差值fHα为-5～+5μm进行修形。

2）同时将挤齿刀刀齿的左右两齿面的齿形鼓形量Ca为-3～-6μm进行修形。

生产验证

生产中，将挤齿刀刀齿的左右齿面按以下3种修形组合形式分别进行进一步的验证：

1）将挤齿刀刀齿的左齿面按齿廓倾斜偏差值fHα为-45μm，右齿面按齿廓倾斜偏差值fHα为-5μm进行修形；并且左右两齿面的齿形鼓形量Ca均修形为-6μm。

2）将挤齿刀刀齿的左齿面按齿廓倾斜偏差值fHα为-35μm，右齿面按齿廓倾斜偏差值fHα为+5μm进行修形；并且左右两齿面的齿形鼓形量Ca均修形为-3μm。

3）将挤齿刀刀齿的左齿面按齿廓倾斜偏差值fHα为-40μm，右齿面按齿廓倾斜偏差值fHα为0μm进行修形；并且左右两齿面的齿形鼓形量Ca均修形为-4μm。

将以上3种通过修形后的挤齿刀进行了加工验证，加工出的齿套经检测后，倒锥齿形齿廓倾斜偏差fHα均在±10μm以内，鼓形量Ca均在+2～+5μm。完全满足同步器齿套倒锥齿齿形的精度要求。

为进一步验证以上方法的可行性，选用了两组挤齿刀进行挤齿加工的对比试验，第1组挤齿刀刀齿两侧齿面为未修形的标准齿形；第2组挤齿刀刀齿左齿面齿廓倾斜偏差值fHα为-40μm，刀齿右齿面齿廓倾斜偏差值fHα为0μm，同时左右两齿面的齿形鼓形量Ca为-4μm。用两种挤齿刀加工后分别得到A、B、C三种汽车同步器齿套，将加工后的A、B、C三种同步器齿套经德国WENZEL齿轮检测中心检测，倒锥齿的齿形精度对比见表2。