1.前言

　　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(wú)燒傷的優(yōu)點(diǎn)，因此在高精度齒輪加工中應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。

　　2.內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒的新工藝^【1】

　　2.1 內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒和傳統(tǒng)珩齒的區(qū)別

　　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(duì)工件齒面進(jìn)行少無(wú)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(dòng)，相當(dāng)于一對(duì)交錯(cuò)軸斜齒輪傳動(dòng)，利用其齒面間的相對(duì)滑動(dòng)速度和壓力來(lái)進(jìn)行珩磨的一種齒面精加工方法。

　　2. 2 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(shí)重合度大，切削力均勻，加工精度高且穩(wěn)定。

　　在珩齒過(guò)程中，由于嚙合接觸重合度大，同時(shí)參與切削的齒數(shù)多，切削力波動(dòng)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(wèn)題一直是磨削工藝風(fēng)險(xiǎn)控制的重點(diǎn)，磨削時(shí)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(duì)滑動(dòng)去除材料，切削力小，切削速度低，不會(huì)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)。

　　3. DCT齒軸件齒面精加工的工藝難點(diǎn)

　　3.1 齒輪精度等級(jí)要求高

　　按DCT的圖紙?jiān)O(shè)計(jì)要求，所有齒軸件的圖紙對(duì)齒輪的5項(xiàng)精度等級(jí)【2】(Fα、Fβ、Fp、Fpt和Fr)都規(guī)定在 DIN3961標(biāo)準(zhǔn)的6級(jí)，這個(gè)等級(jí)略高于GB10095.1-2008。

　　3.2 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(dòng)面和非驅(qū)動(dòng)面采用了修形量不等的非對(duì)稱設(shè)計(jì)，并用K型框圖加以約束(如圖2)。

　　圖2 檔位齒輪驅(qū)動(dòng)面和非驅(qū)動(dòng)面的非對(duì)稱修形K型框圖

　　這樣的修形設(shè)計(jì)，對(duì)齒面的加工提出了很大的挑戰(zhàn)。

　　3.3 鼓形齒齒面的齒形齒向扭曲要求

　　對(duì)于齒面有齒形齒向修形要求的鼓形斜齒輪，無(wú)論是蝸桿磨還是成形磨，磨削后都會(huì)使齒面上齒頂和齒根部位的漸開(kāi)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)。

　　圖3 鼓形齒齒面的磨削扭曲

　　在齒輪傳動(dòng)過(guò)程中，齒面扭曲會(huì)引起嚙合間隙的變化，增大振動(dòng)、改變傳動(dòng)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(duì)NVH的要求，DCT的設(shè)計(jì)上對(duì)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(duì)齒面扭曲的定量要求。

　　圖4 齒面齒形齒向扭曲設(shè)計(jì)要求和拓?fù)錂z測(cè)

　　4 強(qiáng)力珩齒在DCT齒軸件加工中的應(yīng)用

　　4.1 主、從動(dòng)的對(duì)嚙合齒輪副分別采用不同的齒面精加工工藝

　　近來(lái)的研究表明，齒面的加工紋理對(duì)降低齒輪噪聲有重要作用。齒面紋理的隨機(jī)性可以消除基本旋轉(zhuǎn)頻率的諧次函數(shù)，這樣避免了傳動(dòng)機(jī)構(gòu)聲壓和軸的震動(dòng)之間的共振，改善了NVH特性。

　　圖5 磨/珩工藝的不同加工紋理

　　對(duì)嚙齒輪采用磨齒、珩齒結(jié)合技術(shù)，即一磨一珩。磨齒可以大幅提高齒輪精度，但齒輪表面紋路為絲狀紋(如圖5中左圖)，有高低起伏點(diǎn)，如果配對(duì)齒輪全用磨齒加工，高低點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生激振效應(yīng)，從而增大振動(dòng)噪聲;而珩齒表面紋路為細(xì)密網(wǎng)狀(如圖5中右圖)，高低點(diǎn)小，兩種不同紋理的齒面嚙合不易產(chǎn)生激勵(lì)，故這種工藝方式是設(shè)計(jì)，降噪效果良好。

　　我公司針對(duì)DCT的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)采用的主動(dòng)齒強(qiáng)力珩工藝，從動(dòng)齒磨削的工藝方案。在6/7DCT齒軸上的實(shí)際應(yīng)用效果明顯。

　　4.2 DCT齒軸受軸向結(jié)構(gòu)限制無(wú)法實(shí)現(xiàn)磨削加工

　　圖6 軸類零件上齒輪的臺(tái)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(hào)齒間距較小，不能實(shí)現(xiàn)齒面的磨削加工，對(duì)此，強(qiáng)力珩齒工藝就是齒面熱后精加工僅有的選擇。

　　4.3 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(duì)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(jí)的扭曲偏差要求。

　　如下圖7我公司一款7DCT齒輪的珩齒實(shí)例。

　　圖7 內(nèi)嚙合珩齒工件齒面的拓?fù)錂z測(cè)

　　5. 總結(jié)

　　內(nèi)嚙合強(qiáng)力珩齒是近年來(lái)一種新的熱處理后齒面精加工技術(shù)，我國(guó)齒輪行業(yè)對(duì)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(guò)在DCT齒軸件開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用，對(duì)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(shí)。

　　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(guò)越來(lái)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(dòng)我國(guó)汽車齒輪行業(yè)，向更精益更綠色的高端制造邁進(jìn)。

　　參考文獻(xiàn)

　　【1】阮光珊.內(nèi)嚙合珩齒原理及生產(chǎn)應(yīng)用【J】. 制造技術(shù)與機(jī)床，1995(7)：15-17.

　　【2】GB/T 10095.1/.2 --2008 圓柱齒輪 精度制 第一部分：輪齒同側(cè)齒面偏差的定義和允許值,中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)出版社