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強(qiáng)力珩齒是指在熱處理后硬齒面上直接采用珩齒方法,去除一定加工余量,具有達(dá)到強(qiáng)制修正被珩齒輪誤差的一種新的齒面精加工方式。
強(qiáng)力珩齒加工與傳統(tǒng)磨齒加工比較,具有能有效改善齒面加工質(zhì)量,而且加工效率高、成本低齒面無燒傷的優(yōu)點(diǎn),因此在高精度齒輪加工中應(yīng)用愈來愈廣泛。
01
內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒的新工藝
傳統(tǒng)珩齒加工,是采用齒輪狀珩磨輪裝在剃齒機(jī)上與加工工件進(jìn)行外嚙合的一種加工方法,這種方法只能對工件齒面進(jìn)行少無切削,主要效果在于改善齒面的粗糙度,而不能提高齒輪精度。
內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒加工是應(yīng)用齒輪形珩磨輪與被珩齒輪做嚙合運(yùn)動,相當(dāng)于一對交錯軸斜齒輪傳動,利用其齒面間的相對滑動速度和壓力來進(jìn)行珩磨的一種齒面精加工方法。
內(nèi)嚙合的強(qiáng)力珩齒的工藝特點(diǎn)(如圖1)
圖1 內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒
1) 內(nèi)嚙合加工時重合度大,切削力均勻,加工精度高且穩(wěn)定。
在珩齒過程中,由于嚙合接觸重合度大,同時參與切削的齒數(shù)多,切削力波動小,不易產(chǎn)生類似于剃齒加工中凹的缺陷,具有強(qiáng)制修正被珩齒輪誤差的作用。
2)內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒可以減少齒面燒傷
磨削加工的齒面燒傷問題一直是磨削工藝風(fēng)險(xiǎn)控制的重點(diǎn),磨削時大量的磨削熱量,改變磨削應(yīng)力狀態(tài)造成表面微裂紋,影響齒輪使用壽命。
強(qiáng)力珩齒依靠珩磨砂輪與齒面的相對滑動去除材料,切削力小,切削速度低,不會在齒面切削接觸區(qū)產(chǎn)生熱效應(yīng),避免了齒面燒傷。
3) 內(nèi)嚙合珩齒,生產(chǎn)效率高,成本低,特別適用于汽車齒輪行業(yè)的大批量規(guī)?;a(chǎn)。
02
DCT齒軸件齒面精加工的工藝難點(diǎn)
按DCT的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求,所有齒軸件的圖紙對齒輪的5項(xiàng)精度等級(Fα、Fβ、Fp、Fpt和Fr)都規(guī)定在 DIN3961標(biāo)準(zhǔn)的6級,這個等級略高于GB10095.1-2008。
齒面微觀修形K型框圖約束
所有齒輪都采用了修形要求,而且是驅(qū)動面和非驅(qū)動面采用了修形量不等的非對稱設(shè)計(jì),并用K型框圖加以約束(如圖2)。
檔位齒輪驅(qū)動面和非驅(qū)動面的非對稱修形K型框圖
這樣的修形設(shè)計(jì),對齒面的加工提出了很大的挑戰(zhàn)。
鼓形齒齒面的齒形齒向扭曲要求
對于齒面有齒形齒向修形要求的鼓形斜齒輪,無論是蝸桿磨還是成形磨,磨削后都會使齒面上齒頂和齒根部位的漸開線發(fā)生扭轉(zhuǎn)彎曲,這種加工缺陷我們稱之為齒面扭曲(如圖3)。
鼓形齒齒面的磨削扭曲
在齒輪傳動過程中,齒面扭曲會引起嚙合間隙的變化,增大振動、改變傳動精度,導(dǎo)致嚙合狀態(tài)變差,齒輪運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲增加。隨著汽車舒適性對NVH的要求,DCT的設(shè)計(jì)上對齒軸件的齒面扭曲愈加重視,提出了明確的控制要求,如圖4中的拓?fù)錂z查對齒面扭曲的定量要求。
齒面齒形齒向扭曲設(shè)計(jì)要求和拓?fù)錂z測
03
強(qiáng)力珩齒在DCT齒軸件加工中的應(yīng)用
DCT齒軸受軸向結(jié)構(gòu)限制無法實(shí)現(xiàn)磨削加工
軸類零件上齒輪的臺階結(jié)構(gòu)
由于DCT的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)緊湊如圖6中的齒輪2,距左側(cè)信號齒間距較小,不能實(shí)現(xiàn)齒面的磨削加工,對此,強(qiáng)力珩齒工藝就是齒面熱后精加工僅有的選擇。
內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒是齒面抗扭曲設(shè)計(jì)的最優(yōu)選工藝
由于內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒的切削進(jìn)給方式類似于徑向剃齒工藝,不論是斜齒中的鼓形齒還是不對稱修形齒,內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒工藝都可以使全齒面的加工精度fHα、fHβ穩(wěn)定的達(dá)到DIN 6級的扭曲偏差要求。
如下圖7一款7DCT齒輪的珩齒實(shí)例。
內(nèi)嚙合珩齒工件齒面的拓?fù)錂z測
內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒是近年來一種新的熱處理后齒面精加工技術(shù),我國齒輪行業(yè)對這一新工藝的掌握也是隨進(jìn)口強(qiáng)力珩齒設(shè)備的引入而逐漸摸索著。我公司自引進(jìn)瑞士FASSLER珩齒機(jī),通過在DCT齒軸件開發(fā)中的應(yīng)用,對強(qiáng)力珩齒這一新工藝的理解,也積累了寶貴經(jīng)驗(yàn)和認(rèn)識。
具有大批量生產(chǎn)特點(diǎn)的汽車變速器齒輪,還有著高生產(chǎn)效率、高精度、低消耗的綠色高端制造要求。而通過越來越多象強(qiáng)力珩齒這樣新工藝新方法的應(yīng)用,一定能推動我國汽車齒輪行業(yè),向更精益更綠色的高端制造邁進(jìn)。
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