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内啮合强力珩齿新工艺在齿轮高端制造上的应用

发布时间:2020.07.22    点击数: 1137

       强力珩齿是指在热处理后硬齿面上直接采用珩齿方法,去除一定加工余量,具有达到强制修正被珩齿轮误差的一种新的齿面精加工方式。

       强力珩齿加工与传统磨齿加工比较,具有能有效改善齿面加工质量,而且加工效率高、成本低齿面无烧伤的优点,因此在高精度齿轮加工中应用愈来愈广泛。

01

内啮合强力珩齿的新工艺

内啮合强力珩齿和传统珩齿的区别

       传统珩齿加工,是采用齿轮状珩磨轮装在剃齿机上与加工工件进行外啮合的一种加工方法,这种方法只能对工件齿面进行少无切削,主要效果在于改善齿面的粗糙度,而不能提高齿轮精度。

       内啮合强力珩齿加工是应用齿轮形珩磨轮与被珩齿轮做啮合运动,相当于一对交错轴斜齿轮传动,利用其齿面间的相对滑动速度和压力来进行珩磨的一种齿面精加工方法。

内啮合的强力珩齿的工艺特点(如图1)

图1    内啮合强力珩齿

1) 内啮合加工时重合度大,切削力均匀,加工精度高且稳定。

在珩齿过程中,由于啮合接触重合度大,同时参与切削的齿数多,切削力波动小,不易产生类似于剃齿加工中凹的缺陷,具有强制修正被珩齿轮误差的作用。

2)内啮合强力珩齿可以减少齿面烧伤

磨削加工的齿面烧伤问题一直是磨削工艺风险控制的重点,磨削时大量的磨削热量,改变磨削应力状态造成表面微裂纹,影响齿轮使用寿命。

强力珩齿依靠珩磨砂轮与齿面的相对滑动去除材料,切削力小,切削速度低,不会在齿面切削接触区产生热效应,避免了齿面烧伤。

3) 内啮合珩齿,生产效率高,成本低,特别适用于汽车齿轮行业的大批量规模化生产。

02

DCT齿轴件齿面精加工的工艺难点

齿轮精度等级要求高

      按DCT的图纸设计要求,所有齿轴件的图纸对齿轮的5项精度等级(Fα、Fβ、Fp、Fpt和Fr)都规定在 DIN3961标准的6级,这个等级略高于GB10095.1-2008。

齿面微观修形K型框图约束

       所有齿轮都采用了修形要求,而且是驱动面和非驱动面采用了修形量不等的非对称设计,并用K型框图加以约束(如图2)。

档位齿轮驱动面和非驱动面的非对称修形K型框图

这样的修形设计,对齿面的加工提出了很大的挑战。

鼓形齿齿面的齿形齿向扭曲要求

        对于齿面有齿形齿向修形要求的鼓形斜齿轮,无论是蜗杆磨还是成形磨,磨削后都会使齿面上齿顶和齿根部位的渐开线发生扭转弯曲,这种加工缺陷大家称之为齿面扭曲(如图3)。

鼓形齿齿面的磨削扭曲

        在齿轮传动过程中,齿面扭曲会引起啮合间隙的变化,增大振动、改变传动精度,导致啮合状态变差,齿轮运转噪声增加。随着汽车舒适性对NVH的要求,DCT的设计上对齿轴件的齿面扭曲愈加重视,提出了明确的控制要求,如图4中的拓扑检查对齿面扭曲的定量要求。

齿面齿形齿向扭曲设计要求和拓扑检测

03

强力珩齿在DCT齿轴件加工中的应用

主、从动的对啮合齿轮副分别采用不同的齿面精加工工艺
 
      近来的研究表明,齿面的加工纹理对降低齿轮噪声有重要作用。齿面纹理的随机性可以消除基本旋转频率的谐次函数,这样避免了传动机构声压和轴的震动之间的共振,改善了NVH特性。
 
磨/珩工艺的不同加工纹理
       对啮齿轮采用磨齿、珩齿结合技术,即一磨一珩。磨齿可以大幅提高齿轮精度,但齿轮表面纹路为丝状纹(如图5中左图),有高低起伏点,如果配对齿轮全用磨齿加工,高低点会产生激振效应,从而增大振动噪声;而珩齿表面纹路为细密网状(如图5中右图),高低点小,两种不同纹理的齿面啮合不易产生激励,故这种工艺方式是设计,降噪效果良好。

 

DCT齿轴受轴向结构限制无法实现磨削加工

轴类零件上齿轮的台阶结构

       由于DCT的结构设计紧凑如图6中的齿轮2,距左侧信号齿间距较小,不能实现齿面的磨削加工,对此,强力珩齿工艺就是齿面热后精加工仅有的选择。

内啮合强力珩齿是齿面抗扭曲设计的最优选工艺

由于内啮合强力珩齿的切削进给方式类似于径向剃齿工艺,不论是斜齿中的鼓形齿还是不对称修形齿,内啮合强力珩齿工艺都可以使全齿面的加工精度fHα、fHβ稳定的达到DIN 6级的扭曲偏差要求。

如下图7一款7DCT齿轮的珩齿实例。

内啮合珩齿工件齿面的拓扑检测

       内啮合强力珩齿是近年来一种新的热处理后齿面精加工技术,我国齿轮行业对这一新工艺的掌握也是随进口强力珩齿设备的引入而逐渐摸索着。我企业自引进瑞士FASSLER珩齿机,通过在DCT齿轴件开发中的应用,对强力珩齿这一新工艺的理解,也积累了宝贵经验和认识。

        具有大批量生产特点的汽车变速器齿轮,还有着高生产效率、高精度、低消耗的绿色高端制造要求。而通过越来越多象强力珩齿这样新工艺新方法的应用,一定能推动我国汽车齿轮行业,向更精益更绿色的高端制造迈进。

(本文来源于齿轮传动 ,如有侵权,请联系小编删除!)

 

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