電動(dòng)汽車(chē)的變速器不僅被設(shè)計(jì)成高轉(zhuǎn)速和高扭矩;它們也非常緊湊。這適用于交通行業(yè)，尤其是電動(dòng)自行車(chē)等新型應(yīng)用。具有高功率密度和電氣驅(qū)動(dòng)器的這些小型變速器激勵(lì)設(shè)計(jì)師提供創(chuàng)造性的解決方案。它們通常包含有干擾輪廓的小型部件，這給生產(chǎn)制造帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。在這些嚙合裝置的硬精加工中，加工的可行性往往伴隨著高昂的生產(chǎn)制造成本。最經(jīng)濟(jì)的方案可能是滾動(dòng)磨削。然而，并非所有滾動(dòng)磨床都適合生產(chǎn)制造緊湊的工件。本文對(duì)這種要求進(jìn)行描述并指出了解決方案。

　　不必重新發(fā)明電動(dòng)交通的變速器生產(chǎn)制造，但是仍有一些新的挑戰(zhàn)。其中最重要的是高功率密度和緊湊的結(jié)構(gòu)空間，整個(gè)動(dòng)力總成必須在這其中找到位置。新的應(yīng)用帶來(lái)了新的業(yè)務(wù)機(jī)會(huì)：電動(dòng)自行車(chē)現(xiàn)在風(fēng)靡一時(shí)。它們大大提高了日常生活和休閑時(shí)間的活動(dòng)范圍和運(yùn)輸能力。需求相應(yīng)地也比較高。制造商及其供應(yīng)商，也包括變速器制造商，會(huì)從中受益。無(wú)論是兩輪還是四輪：這些驅(qū)動(dòng)器在技術(shù)上都具有挑戰(zhàn)性。重點(diǎn)是所要求的側(cè)面承載能力以及驅(qū)動(dòng)電機(jī)邊界條件(在 0～18,000 轉(zhuǎn)/分鐘的轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)幾乎恒定的高扭矩)導(dǎo)致的嚙合裝置噪音特性。然而，新的要求不僅限于成品，還涉及生產(chǎn)制造過(guò)程本身：由于緊湊結(jié)構(gòu)，越來(lái)越多含有帶干擾輪廓的嚙合裝置的構(gòu)件出現(xiàn)在變速器設(shè)計(jì)中。含有常見(jiàn)尺寸磨削蝸桿的大型刀具，迅速達(dá)到真正意義上的極限。如果不想選擇時(shí)間密集，并且因此而昂貴的加工方法，還必須縮小刀具。

　　識(shí)別和克服極限

　　迄今為止，具有干擾輪廓的齒輪的硬精加工主要通過(guò)不連續(xù)的輪廓磨削或嚙合珩磨來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　與連續(xù)滾動(dòng)磨削相比，兩種工藝在生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)性或質(zhì)量穩(wěn)定性方面都有不同的缺點(diǎn)。問(wèn)題是直徑為 300 mm 的常見(jiàn)滾動(dòng)蝸桿對(duì)于有干擾輪廓的工件來(lái)說(shuō)實(shí)在太大了。較小的刀具需要更高的轉(zhuǎn)數(shù)，以便實(shí)現(xiàn)高速切削。但是迄今為止的機(jī)器理念并不是針對(duì)刀具驅(qū)動(dòng)器和工件驅(qū)動(dòng)器的高動(dòng)態(tài)要求而設(shè)計(jì)。新型高速心軸與工件軸的動(dòng)態(tài)直接驅(qū)動(dòng)器相結(jié)合，提供了補(bǔ)救措施。這樣就可以利用滾動(dòng)磨削的優(yōu)點(diǎn)，即加工時(shí)間短、刀具成本低、質(zhì)量非常穩(wěn)定。借助選擇的兩個(gè)工件“Car”和“Bike”(插圖 1 和 插圖 2)可以揭示滾動(dòng)磨削相對(duì)于輪廓磨削的經(jīng)濟(jì)性。相關(guān)表格(“Car”和“Bike”)形象地說(shuō)明了時(shí)間和成本優(yōu)勢(shì)。

工件“Bike”：頂圓直徑 11.8 mm，模數(shù) 0.72 mm，齒數(shù) 13，嚙合寬度 12 mm。

　　合適的機(jī)器

　　Kapp Niles 公司在德國(guó)科堡市的齒輪加工專(zhuān)家提供兩種類(lèi)型的機(jī)器來(lái)滿(mǎn)足客戶(hù)的這些要求。這兩個(gè)系列都配備了高動(dòng)態(tài)刀具驅(qū)動(dòng)器(25,000 轉(zhuǎn)/分鐘)和工件驅(qū)動(dòng)器(5,000 轉(zhuǎn)/分鐘)。

　　KNG 350 Flex HS 采用傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，帶有一個(gè)工件驅(qū)動(dòng)器。它有兩種規(guī)格：適用于最小和小批量的手動(dòng)裝載。對(duì)于更多的件數(shù)，有帶有快速圓環(huán)裝載機(jī)的自動(dòng)化版本可用。在這臺(tái)機(jī)器上加工直徑不超過(guò) 350 mm 的工件。它的特點(diǎn)是裝調(diào)時(shí)間短，這個(gè)特點(diǎn)是通過(guò)智能部件和獨(dú)特的人體工程學(xué)設(shè)計(jì)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

　　但是對(duì)于大批量生產(chǎn)，則需要仔細(xì)研究非生產(chǎn)時(shí)間的設(shè)計(jì)。KX TWIN 系列具有兩個(gè)工件驅(qū)動(dòng)器，以及與主時(shí)間平行的裝載和卸載操作，為減少地面運(yùn)輸周轉(zhuǎn)時(shí)間提供了進(jìn)一步的潛力。直接在機(jī)器中及時(shí)拋出工件，可以滿(mǎn)足“Clean Factory”(清潔工廠)的要求，以及所有已知的自動(dòng)化設(shè)計(jì)理念。

　　工件“Car”：頂圓直徑：49.5 mm，模數(shù)：1.33 mm，齒數(shù)：31，嚙合寬度：44 mm

　　對(duì)生產(chǎn)制造的更多要求

　　除了具有干擾輪廓的緊湊工件外，電子變速器還對(duì)生產(chǎn)提出了進(jìn)一步的要求：

　　· 變速器的噪聲特性變得越來(lái)越重要，因此特別是嚙合裝置的噪聲特性變得越來(lái)越重要。

　　· 隨著嚙合裝置在其承載能力方面的進(jìn)一步發(fā)展，齒面的拓?fù)淙找娉蔀槿藗冴P(guān)注的焦點(diǎn)。在滾動(dòng)磨削時(shí)，在已加工的齒面上產(chǎn)生自然的交錯(cuò)。創(chuàng)新的 KN Grind 軟件現(xiàn)在可以預(yù)先模擬、完全消除或有針對(duì)性地影響這種現(xiàn)象。

　　· 另一點(diǎn)是表面粗糙度。通過(guò)標(biāo)準(zhǔn)刀具，可以在連續(xù)滾動(dòng)磨削時(shí)可靠地達(dá)到平均粗糙度 R_z = 2.5 - 3 μm 的數(shù)值。對(duì)于更高的要求，KAPP NILES 公司提供具有兩個(gè)不同區(qū)域(一個(gè)區(qū)域具有標(biāo)準(zhǔn)粒度，另一個(gè)區(qū)域用于精磨或拋光，具體取決于表面要求)的組合刀具。因此也可以出現(xiàn)粗糙度值 R_z < 1。齒面由此顯著提高的承載份額提高了齒輪的最大承載能力。此加工方法的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：它可以集成到“單件流”的自動(dòng)化過(guò)程鏈中，這是以前使用的滑動(dòng)磨削所無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。

　　結(jié)論

　　電子變速器的生產(chǎn)制造需要超越內(nèi)燃機(jī)變速器技術(shù)水平的技術(shù)訣竅和解決方案。但是這也給掌握最新生產(chǎn)制造方法的制造商提供了巨大的機(jī)會(huì)。用小型刀具滾動(dòng)磨削是其中的一塊積木。KAPP NILES 公司現(xiàn)在提供廣泛的解決方案，遠(yuǎn)超出傳統(tǒng)的機(jī)床制造的范圍。過(guò)程監(jiān)控、零件跟蹤和線(xiàn)內(nèi)質(zhì)量保證正日益成為現(xiàn)代生產(chǎn)制造系統(tǒng)不可分割的一部分。這也使高工資地區(qū)的制造商能夠在國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)中站穩(wěn)腳跟?，F(xiàn)在全球經(jīng)濟(jì)痛苦地意識(shí)到全球化生產(chǎn)制造的脆弱性，在這個(gè)時(shí)候，這是一個(gè)應(yīng)對(duì)成本壓力的巨大機(jī)會(huì)。