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汽車齒輪加工工藝發(fā)展

齒輪，汽車行業(yè)主要的基礎傳動元件，通常每輛汽車中有18~30個齒部，齒輪的質量直接影響汽車的噪聲、平穩(wěn)性及使用壽命。齒輪加工機床是一種復雜的機床系統(tǒng)，是汽車行業(yè)的關鍵設備，世界上各汽車制造強國如美國、德國和日本等也是齒輪加工機床制造強國。據(jù)統(tǒng)計，我國80%以上的汽車齒輪由國產(chǎn)制齒裝備加工完成。同時，汽車工業(yè)消費了60%以上的齒輪加工機床，汽車工業(yè)將一直是機床消費的主體。

齒輪加工工藝

1.鍛造制坯

熱模鍛仍然是汽車齒輪件廣泛使用的毛坯鍛造工藝。近年來，楔橫軋技術在軸類加工上得到了大范圍推廣。這項技術特別適合為比較復雜的階梯軸類制坯，它不僅精度較高、后序加工余量小，而且生產(chǎn)效率高。

2.正火

這一工藝的目的是獲得適合后序齒輪切削加工的硬度和為最終熱處理做組織準備，以有效減少熱處理變形。所用齒輪鋼的材料通常為20CrMnTi,一般的正火由于受人員、設備和環(huán)境的影響比較大，使得工件冷卻速度和冷卻的均勻性難以控制，造成硬度散差大，金相組織不均勻，直接影響金屬切削加工和最終熱處理，使得熱變形大而無規(guī)律，零件質量無法控制。為此，采用等溫正火工藝。實踐證明，采用等溫正火有效改變了一般正火的弊端，產(chǎn)品質量穩(wěn)定可靠。

3.車削加工

為了滿足高精度齒輪加工的定位要求，齒坯的加工全部采用數(shù)控車床，使用機械夾緊不重磨車刀，實現(xiàn)了在一次裝夾下孔徑、端面及外徑加工同步完成，既保證了內(nèi)孔與端面的垂直度要求，又保證了大批量齒坯生產(chǎn)的尺寸離散小。從而提高了齒坯精度，確保了后序齒輪的加工質量。另外，數(shù)控車床加工的高效率還大大減少了設備數(shù)量，經(jīng)濟性好。

4.滾、插齒

加工齒部所用設備仍大量采用普通滾齒機和插齒機，雖然調(diào)整維護方便，但生產(chǎn)效率較低，若完成較大產(chǎn)能需要多機同時生產(chǎn)。隨著涂層技術的發(fā)展，滾刀、插刀刃磨后的再次涂鍍非常方便地進行，經(jīng)過涂鍍的刀具能夠明顯地提高使用壽命，一般能提高90%以上，有效地減少了換刀次數(shù)和刃磨時間，效益顯著。

5.剃齒

徑向剃齒技術以其效率高，設計齒形、齒向的修形要求易于實現(xiàn)等優(yōu)勢被廣泛應用于大批量汽車齒輪生產(chǎn)中。公司自1995年技術改造購進意大利公司專用徑向剃齒機以來，在這項技術上已經(jīng)應用成熟，加工質量穩(wěn)定可靠。

6.熱處理

汽車齒輪要求滲碳淬火，以保證其良好的力學性能。對于熱后不再進行磨齒加工的產(chǎn)品，穩(wěn)定可靠的熱處理設備是必不可少的。公司引進的是德國勞易公司的連續(xù)滲碳淬火生產(chǎn)線，獲得了滿意的熱處理效果。

7.磨削加工

主要是對經(jīng)過熱處理的齒輪內(nèi)孔、端面、軸的外徑等部分進行精加工，以提高尺寸精度和減小形位公差。

齒輪加工采用節(jié)圓夾具定位夾緊，能有效保證齒部與安裝基準的加工精度，獲得滿意的產(chǎn)品質量。

8.修整

這是變速器、驅動橋齒輪裝配前對齒部進行磕碰毛刺的檢查清理，以消除它們在裝配后引起噪聲異響。通過單對嚙合聽聲音或在綜合檢查儀上觀察嚙合偏差來完成。制造公司生產(chǎn)的變速器中殼體零件有離合器殼、變速器殼和差速器殼。離合器殼、變速器殼是承重零件，一般采用壓鑄鋁合金經(jīng)專用模具壓鑄而成，外形不規(guī)則、較復雜，一般工藝流程是銑結合面→加工工藝孔和連接孔→粗鏜軸承孔→精鏜軸承孔和定位銷孔→清洗→泄漏試驗檢測。

齒輪加工技術與裝備的發(fā)展趨勢

為適應齒輪加工行業(yè)對制造精度、生產(chǎn)效率、清潔生產(chǎn)、提高質量的要求，制齒機床及制齒技術出現(xiàn)了以下發(fā)展趨勢。

1.數(shù)控化

由于通過將機床的各運動軸進行CNC控制及部分軸間進行聯(lián)動后，具有以下優(yōu)點：

（1）增加了機床的功能，如滾削小錐度及鼓形齒輪等變得極為簡單。

（2）縮短了傳動鏈，同時采用半閉環(huán)或全閉環(huán)控制后，通過數(shù)控補償可以提高各軸的定位精度和重復定位精度，從而提高了機床的加工精度及Cp值，增加了機床的可靠性。

（3）換品種時由于省去了計算及換分齒掛輪及差動掛輪、進給及主軸換擋的時間，插齒機還省去了換斜導軌的時間，從而減少了輔助加工時間，增加了機床的柔性。

（4）由于機械結構變得簡單了，可以設計得更有利于提高機床的剛性及把熱變形降到最底。

（5）各軸間沒有機械聯(lián)系，結構設計變得典型化，更利于實施模塊化設計及制造。

2.高速高效

齒輪加工機床如滾齒機、插齒機及磨齒機的高速化主要是指機床擁有高的刀具主軸轉速和高的工作臺轉速，它們是提高切削效率的主要指標。

傳統(tǒng)機械滾齒機的滾刀主軸速度通常最高為500r/min,工作臺轉速最高為32r/min.隨著齒輪加工刀具性能的提高，齒輪加工機床的高速、高效切削得到了飛速發(fā)展和成熟，齒輪滾齒切削速度由100m/min,發(fā)展到可達500~600m/min,切削進給速度由3~4mm/r發(fā)展到20mm/r,這使?jié)L齒機主軸的最高轉速可達5500r/min,工作臺最高轉速可達800r/min,機床部件移動速度也高達10m/min;大功率主軸系統(tǒng)使機床可運用直徑和長度均較大的砂輪進行磨削，有利于增加砂輪壽命，也有利于操作者選擇最優(yōu)的磨削參數(shù)來完成磨削加工。

高效加工是機床從各個方面采用了專用技術來得以保證：具有最佳吸振效果的鑄造床身；使機床具有最佳熱穩(wěn)定性的集成冷卻介質循環(huán)系統(tǒng)；切削區(qū)保護隔板大傾角及光滑設計使干式切削產(chǎn)生的切屑迅速有效排出；具有用預載的、無隙滾珠絲桿驅動的進給系統(tǒng)；具有耐磨損直線導軌或采用PLC控制的定量潤滑鑄鐵導軌等。電主軸的應用使刀具主軸得到提高，而工作臺轉速的提高則是采用了高精度斜齒輪副或力矩電動機。電主軸及力矩電動機具有回轉精度高、無反向間隙和不用維修等優(yōu)點。

3.高精度

由于采用了高精度、具有預加負荷的高剛性直線導軌、滾珠絲桿、滾動軸承、電主軸、力矩電動機及數(shù)控技術，使高速加工條件下的齒輪加工機床精度得到保證并有所提高。電主軸精度一般為徑向振擺0.002mm,軸向0.001mm;環(huán)形轉矩伺服電動機定位精度達0.5″，重復定位精度達0.01″；直線運動軸的定位精度小于0.008mm,重復定位精度小于0.005mm.滾齒及插齒盡管為粗加工，但在高速切削的條件下仍能達到DIN6~7級精度，為其后的精加工工序獲得高精度提供了保證。

隨著磨齒機生產(chǎn)效率的提高、單件齒輪磨齒成本的降低以及汽車齒輪不斷追求提高精度的要求，市場對磨齒機的需求越來越大；同時，隨著數(shù)控技術的發(fā)展，各種機床間的功能延伸較容易實現(xiàn)。因此，在激烈的市場競爭壓力下，世界各主要制齒機床制造商企業(yè)紛紛加入生產(chǎn)以磨齒機為代表的齒輪精加工機床行列。這種趨勢的發(fā)展將使今后的汽車齒輪加工越來越多地采用滾-磨工藝。