
概述
汽车电动化催生变速箱高公差、低噪音需求,美国格里森复合珩磨工艺成破局关键。
其依托260HMS珩磨机(珩齿机),一次装夹用双珩磨环搞定同步阶梯小齿轮加工,规避双工艺弊端,还能通过抛光珩磨实现Rz≤1μm表面质量,齿轮质量达DIN5级以上,正时公差严控5μm内,完美适配电驱场景。
汽车电动化的大背景:电动化》大传动比》更低噪音要求》更高齿轮要求
随着汽车行业不断向电动化出行方向转型,制造业也在积极适应相应需求。
为将电动机的高输入转速降至驱动轮所需的转速,大传动比成为必需。
与此同时,内燃机原本的噪音掩盖作用不复存在,这对变速箱的噪音水平提出了更高挑战。
目前,电动驱动应用中已形成两种主流变速箱方案:带四个档位的两级中间轴变速箱,以及行星齿轮变速箱。
行星齿轮变速箱的优势在于,可利用所谓的“同步阶梯式小齿轮”在极小空间内实现大传动比。该小齿轮上的两个齿轮必须在极严格的公差范围内实现精确的相互正时,这对硬精加工工艺而言是一项特殊挑战。
珩磨加工的刚需
由于变速箱零部件公差要求严格且对噪音敏感,采用磨削或珩磨进行硬精加工至关重要。
事实证明,齿轮珩磨工艺具备显著优势:珩磨表面因具有独特的弧形表面结构,其噪音表现优于磨削表面。
此外,齿轮珩磨也非常适合带有干涉轮廓的齿轮硬精加工,例如阶梯式小齿轮上的小齿轮(即两个齿轮中尺寸较小的那个)便属于此类情况。
这得益于珩磨工具与工件之间所需的交叉轴角较小,且无需像磨削工艺那样设置工具越程。
因此,珩磨是小齿轮精加工的必选工艺,而大齿轮也可采用磨削加工。
但若分别采用两种工艺,会带来诸多弊端:不仅需要两台配备不同夹具和刀具的机床,工艺控制也极具挑战性——尤其是要保证两个齿轮之间达到极严格的正时公差。
此外,使用两台机床还会使装卸料以及两个齿轮分度所需的非生产性空闲时间增加一倍。
格里森(Gleason)复合珩磨工艺可有效解决这些问题。
该工艺能够在260HMS珩磨机的珩磨头内并行使用两个珩磨环,从而实现同步阶梯式小齿轮的两个齿轮在一次装夹中完成珩磨加工,提供了理想解决方案。
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尽管这一理念看似简单,但仍有重要细节需注意。
若仅使用一个珩磨环,其工作点始终与珩磨头的旋转点(A轴)重合;而在复合珩磨工艺中,由于需使用两个珩磨环,至少有一个珩磨环无法处于旋转中心点。
这种情况会导致实际工作点在Y方向出现偏移,若不加以补偿,将产生锥形齿轮,具体表现为明显的齿向偏差(左右齿面的fHβ偏差)。