
概述
汽車(chē)電動(dòng)化催生變速箱高公差、低噪音需求,美國(guó)格里森復(fù)合珩磨工藝成破局關(guān)鍵。
其依托260HMS珩磨機(jī)(珩齒機(jī)),一次裝夾用雙珩磨環(huán)搞定同步階梯小齒輪加工,規(guī)避雙工藝弊端,還能通過(guò)拋光珩磨實(shí)現(xiàn)Rz≤1μm表面質(zhì)量,齒輪質(zhì)量達(dá)DIN5級(jí)以上,正時(shí)公差嚴(yán)控5μm內(nèi),完美適配電驅(qū)場(chǎng)景。
汽車(chē)電動(dòng)化的大背景:電動(dòng)化》大傳動(dòng)比》更低噪音要求》更高齒輪要求
隨著汽車(chē)行業(yè)不斷向電動(dòng)化出行方向轉(zhuǎn)型,制造業(yè)也在積極適應(yīng)相應(yīng)需求。
為將電動(dòng)機(jī)的高輸入轉(zhuǎn)速降至驅(qū)動(dòng)輪所需的轉(zhuǎn)速,大傳動(dòng)比成為必需。
與此同時(shí),內(nèi)燃機(jī)原本的噪音掩蓋作用不復(fù)存在,這對(duì)變速箱的噪音水平提出了更高挑戰(zhàn)。
目前,電動(dòng)驅(qū)動(dòng)應(yīng)用中已形成兩種主流變速箱方案:帶四個(gè)檔位的兩級(jí)中間軸變速箱,以及行星齒輪變速箱。
行星齒輪變速箱的優(yōu)勢(shì)在于,可利用所謂的“同步階梯式小齒輪”在極小空間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大傳動(dòng)比。該小齒輪上的兩個(gè)齒輪必須在極嚴(yán)格的公差范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)精確的相互正時(shí),這對(duì)硬精加工工藝而言是一項(xiàng)特殊挑戰(zhàn)。
珩磨加工的剛需
由于變速箱零部件公差要求嚴(yán)格且對(duì)噪音敏感,采用磨削或珩磨進(jìn)行硬精加工至關(guān)重要。
事實(shí)證明,齒輪珩磨工藝具備顯著優(yōu)勢(shì):珩磨表面因具有獨(dú)特的弧形表面結(jié)構(gòu),其噪音表現(xiàn)優(yōu)于磨削表面。
此外,齒輪珩磨也非常適合帶有干涉輪廓的齒輪硬精加工,例如階梯式小齒輪上的小齒輪(即兩個(gè)齒輪中尺寸較小的那個(gè))便屬于此類情況。
這得益于珩磨工具與工件之間所需的交叉軸角較小,且無(wú)需像磨削工藝那樣設(shè)置工具越程。
因此,珩磨是小齒輪精加工的必選工藝,而大齒輪也可采用磨削加工。
但若分別采用兩種工藝,會(huì)帶來(lái)諸多弊端:不僅需要兩臺(tái)配備不同夾具和刀具的機(jī)床,工藝控制也極具挑戰(zhàn)性——尤其是要保證兩個(gè)齒輪之間達(dá)到極嚴(yán)格的正時(shí)公差。
此外,使用兩臺(tái)機(jī)床還會(huì)使裝卸料以及兩個(gè)齒輪分度所需的非生產(chǎn)性空閑時(shí)間增加一倍。
格里森(Gleason)復(fù)合珩磨工藝可有效解決這些問(wèn)題。
該工藝能夠在260HMS珩磨機(jī)的珩磨頭內(nèi)并行使用兩個(gè)珩磨環(huán),從而實(shí)現(xiàn)同步階梯式小齒輪的兩個(gè)齒輪在一次裝夾中完成珩磨加工,提供了理想解決方案。
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盡管這一理念看似簡(jiǎn)單,但仍有重要細(xì)節(jié)需注意。
若僅使用一個(gè)珩磨環(huán),其工作點(diǎn)始終與珩磨頭的旋轉(zhuǎn)點(diǎn)(A軸)重合;而在復(fù)合珩磨工藝中,由于需使用兩個(gè)珩磨環(huán),至少有一個(gè)珩磨環(huán)無(wú)法處于旋轉(zhuǎn)中心點(diǎn)。
這種情況會(huì)導(dǎo)致實(shí)際工作點(diǎn)在Y方向出現(xiàn)偏移,若不加以補(bǔ)償,將產(chǎn)生錐形齒輪,具體表現(xiàn)為明顯的齒向偏差(左右齒面的fHβ偏差)。