隨著汽車工業(yè)電驅(qū)動轉(zhuǎn)型的趨勢越來越快，齒輪制造業(yè)同樣需要盡快適應(yīng)新的產(chǎn)品需求。驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速逐步提高的背景下，需要更大的齒輪速比，以便將輪邊轉(zhuǎn)速降低到合適的范圍內(nèi)。與此同時，隨著電動化轉(zhuǎn)型的所帶來的發(fā)動機本體噪聲的小事，對傳動系統(tǒng)的噪聲要求也越來越苛刻。一般情況下，對于目前的電驅(qū)動傳動系統(tǒng)來說，有兩種庀的解決方案：兩級平行軸齒輪機構(gòu)以及行星齒輪機構(gòu)(如圖1示)。

圖1 兩種不同的電驅(qū)傳動系統(tǒng)解決方案

　　行星傳動機構(gòu)可以在很小的空間內(nèi)實現(xiàn)較大的齒輪傳動速比，一般多級傳動采用“同步階梯齒輪(塔輪)”結(jié)構(gòu)，如圖2所示。這兩個齒輪必須要具備非常精密的相位關(guān)系，相位公差必須盡可能小，因此對于齒輪的精加工帶來了特別巨大的挑戰(zhàn)。

圖2 多級行星減速機構(gòu)中常用的“塔輪”及技術(shù)要求

　　由于這兩個齒輪之間特別小的相位公差以及裝配后噪聲的敏感性，對于熱后精加工來說不管是磨削還是珩齒，都不能單獨進行。珩齒工藝被看做是對于齒輪噪聲有顯著降低的重要的工藝手段，珩齒后的齒面被證明是比磨齒后降噪效果更好，因為珩齒后的齒面波紋具備其特殊的網(wǎng)狀的紋理。珩齒工藝同樣被認為特別適合于兩個相鄰齒輪的熱后硬加工工序，因為它對于兩個齒輪之間的退刀槽要求比磨齒要小的多。

　　這是由于磨削工具和攻堅件之間必要的軸夾角很小，而且不需要刀具避讓臺階，例如，磨削。因此，珩齒是加工較小齒輪的基本工藝方法，而較大的齒輪也可以被磨齒。然而，這將需要應(yīng)用兩個不同的工藝過程，并帶來一些缺點。這樣進行加工的話，不僅需要兩種不同的機床和不同的夾具和刀具，特別是為了實現(xiàn)兩個齒輪之間的一個非常精密的相位公差，對于工藝過程控制也將非常苛刻。使用兩種不同的機床也占用了裝載和卸載所需的非生產(chǎn)的空閑時間，造成整體生產(chǎn)效率下降，成本增高。

　　格里森的復(fù)合珩齒工藝可以消除這些缺點。復(fù)合珩齒(Combi Honing)提供了在260HMS珩磨機的珩磨頭內(nèi)平行使用兩個珩磨輪的的可能性，因此提供了一個理想的珩磨同步塔輪中的小齒輪的解決方案(如圖3)。

圖3 260HMS珩磨機的多級復(fù)合珩磨方案

　　盡管這個想法看起來很簡單，但仍有一些重要的細節(jié)需要進行考慮。如果只使用一個珩磨輪，則其工作點將始終與珩磨頭的旋轉(zhuǎn)軸(A軸)相匹配。相反，如果使用兩個珩磨輪，就像復(fù)合珩齒的情況，至少一個研磨輪將不會在如圖4所示的旋轉(zhuǎn)中心點。這種動作的變化會導(dǎo)致實際操作點在y方向上的偏移，如果沒有相關(guān)的動作進行修正及補償，將會使加工后的齒輪出現(xiàn)錐度，體現(xiàn)在齒向偏差中(在左齒面或者右齒面出現(xiàn)fHresignβ誤差)。

圖4 復(fù)合珩齒中的偏置修正

　　為了補償這種未知的影響，格里森珩磨機配備了一個額外的B軸(旋轉(zhuǎn)軸)，這也用于影響齒形修型的程度，如鼓形修正和期望的齒向修正。

　　復(fù)合珩齒工藝過程中，首先用1號珩磨輪完成較大的齒輪的珩齒，然后用2號珩齒輪完成較小的齒輪的珩齒，這兩個工藝過程全部在同一夾緊中完成。在第二次加工期間，較大的齒輪被放置在兩個珩磨輪之間。一個特別的挑戰(zhàn)是實現(xiàn)基準齒輪與珩磨輪的可靠和準確定位。當(dāng)大齒輪輪齒和珩磨輪分度時，必須檢測大齒輪和小齒輪的兩個齒，同時準確對應(yīng)齒輪正面基準孔的角度和方向。后者保證了塔輪中的小齒輪在行星減速機構(gòu)中的最終正確安裝位置。

　　三個分度傳感器(圖5，右)用于測量兩個齒輪的所有齒的位置以及齒輪表面基準孔的角度偏差，并進行自動修正。在測量相關(guān)位置后，通過相應(yīng)的算法計算齒輪輪齒相對于珩磨輪的正確位置。超過熱處理變形的范圍，余量過大或加工余量不足的零件，以及不符合要求的輸入質(zhì)量，和不能在要求的公差內(nèi)對準基準孔的情況下，將被拒絕加工，自動剔除。

圖5 260HMS珩磨機的復(fù)合珩磨機床設(shè)置

　　確定珩磨質(zhì)量的另一個重要特征是設(shè)備珩磨主軸上的兩個金剛石修整裝置的固定位置(圖5)。修磨工具的位置確保輪齒在珩磨輪上的位置不會完全或相對變化，即使在修整后也會保證所需的精度符合要求。在其他熱門應(yīng)用工藝中，裝卸修整工具的位置時，往往不能可靠地支持這一重要的質(zhì)量要求。例如，圖6顯示了在兩個基于大齒輪的小齒輪珩磨工藝后，在檢測設(shè)備上所測量的齒輪質(zhì)量。齒形、齒向、周節(jié)精度和同心度都顯示出精度非常不錯，完全符合DIN5標準以內(nèi)。在5 μm的公差范圍內(nèi)，兩個齒輪相對于彼此所要求的同步(相位差)是可靠地實現(xiàn)的，并代表了這些零部件質(zhì)量的真正突破。

圖6 珩磨加工后的小齒輪1的精度測量結(jié)果

　　復(fù)合珩齒工藝的另外一個優(yōu)點是實現(xiàn)了被加工齒面的拋光效果。為了提高傳動效率和降低噪音水平，我們要求比較精密的和完整的表面質(zhì)量。雖然使用雙區(qū)拋光磨削是一種被證明的較好的方法，但直到現(xiàn)在，類似的工藝還不能適合這種塔輪結(jié)構(gòu)的齒輪珩磨加工。

　　但是，由于可以在一次夾緊中使用兩個珩磨輪，這種組合工藝也可以用于在一個特定的齒輪上應(yīng)用兩種不同的珩磨輪規(guī)格，類似于使用雙區(qū)蝸桿砂輪磨削時的拋光、磨削過程。

圖7 拋光磨削與復(fù)合拋光珩磨的比較

　　圖7的左側(cè)顯示了用于有機珩磨材料的兩種不同的珩磨輪規(guī)格。藍色珩磨輪由陶瓷材料制成，用于磨削第一步的配對去除，而淺灰色磨削環(huán)是一個樹脂粘合珩磨輪，使用非常細的磨粒尺寸來拋光表面。這使得實現(xiàn)Rz≤1μm的齒輪研磨成為可能，并在磨齒工藝不能應(yīng)用時，提供了一個有價值的、低成本的工藝選擇。