近些年來(lái)，汽車齒輪制造的主要方向由商用車齒輪轉(zhuǎn)向乘用車齒輪，齒輪制造工藝也由傳統(tǒng)的： 滾齒(或插齒)+ 剃齒，而越來(lái)越多采用：滾齒(或插齒)+ 磨齒(或強(qiáng)力珩齒)，齒輪制造精度提高 1—2級(jí)。這是汽車市場(chǎng)激烈競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果，也是制造技術(shù)不斷進(jìn)步的體現(xiàn)。由其是近幾年來(lái)，混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車的興起也促使汽車齒輪的制造精度提高，所以大批量生產(chǎn)汽車齒輪的制造工藝也必須與之相符。

　　1. 外圓柱齒輪磨齒：

　　磨齒作為齒輪精加工工藝已有很多年，從成形砂輪磨齒、雙錐面砂輪磨齒到蝸桿砂輪磨齒，現(xiàn)大批量汽車齒輪的磨齒基本采用蝸桿砂輪磨齒，它的好處是：生產(chǎn)效率高(有的廠家機(jī)床齒輪磨削速度可達(dá)100米/秒，節(jié)拍可達(dá)13 --- 40秒/件)、精度高(可達(dá)DIN 4--7 級(jí))、成本相對(duì)較低，并可以解決熱處理變形較大的難題;

　　1.1 磨齒工藝的難點(diǎn)：

　　機(jī)床動(dòng)態(tài)精度要求穩(wěn)定(尤其是大批量生產(chǎn)、長(zhǎng)期2、3班倒作業(yè)、齒輪件精度穩(wěn)定在DIN 6—7 級(jí))，可靠性要好;

　　夾具精度要求高，且便于工件自動(dòng)上下料;

　　砂輪修整器精度要求高且耐用，砂輪修整能快速達(dá)到磨齒精度要求，砂輪修形時(shí)間要短;

　　砂輪要求自銳性好，且使用壽命長(zhǎng)(每修整一次砂輪加工件數(shù)多)，線速度要高(可達(dá)100米/秒)，能滿足高速磨齒的砂輪制造供貨商較少;

　　1.2. 磨齒工藝的新難點(diǎn)：

　　由于汽車市場(chǎng)的競(jìng)爭(zhēng)需要，以及混合動(dòng)力汽車、電動(dòng)汽車對(duì)變速器噪音要求不斷提高, 2007年德國(guó)大眾對(duì)齒輪磨齒工藝提出了一齒三截面的要求(也就是齒形方向測(cè)三截面、齒向方向測(cè)三截面，在單一齒輪的一側(cè)齒面上共測(cè)9個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)誤差值);而過(guò)去僅僅要求一齒一截面(也就是齒形方向測(cè)中間一個(gè)截面、齒向方向測(cè)中間一個(gè)截面，在單一齒輪的一側(cè)齒面上共測(cè)5個(gè)點(diǎn)的坐標(biāo)誤差值);現(xiàn)在等于要求齒輪一側(cè)曲面上要測(cè)9個(gè)點(diǎn)的空間位置都必須合格，而一個(gè)齒的雙側(cè)曲面上的18個(gè)點(diǎn)的空間位置都必須合格，這實(shí)在是很難達(dá)到。國(guó)際上能滿足此要求的磨齒機(jī)制造廠很少。

VW - PV5310

　　為實(shí)現(xiàn)此規(guī)定德國(guó)大眾先與瑞士萊森豪威爾公司提出要求，經(jīng)過(guò)該公司對(duì)磨齒機(jī)床控制軟件、砂輪修整器等的多次重新設(shè)計(jì)、試驗(yàn)，最后滿足大眾要求，之后大眾才出臺(tái)磨齒一齒三截面要求，并在之后的新產(chǎn)品設(shè)計(jì)中廣泛使用。目前為了更穩(wěn)定達(dá)到用戶不斷提出的新要求，瑞士萊森豪威爾公司已對(duì)磨齒機(jī)床控制軟件版本等進(jìn)行多次升級(jí)。

　　隨著電動(dòng)汽車的發(fā)展，可能對(duì)汽車齒輪的制造精度提出更進(jìn)一步的要求，所以我們必須有一定的思想準(zhǔn)備應(yīng)對(duì)。同時(shí)作為變速器的設(shè)計(jì)者必須考慮：你新設(shè)計(jì)的產(chǎn)品是否能加工出來(lái)?你提出的新要求需要有相應(yīng)技術(shù)文件的支持。

　　2. 強(qiáng)力珩斜齒外圓柱齒輪:

內(nèi)珩輪強(qiáng)力珩外圓柱齒輪

　　過(guò)去珩齒加工只是外珩輪主動(dòng)旋轉(zhuǎn)，而齒輪工件跟隨珩輪轉(zhuǎn)動(dòng)且被加工，類似剃齒加工，此加工僅僅只是提高齒輪表面粗糙度，基本不能提高齒輪精度。現(xiàn)在的強(qiáng)力珩齒加工是珩磨輪與被加工件按一定速比強(qiáng)制轉(zhuǎn)動(dòng)，而且采用內(nèi)珩磨輪珩磨外圓柱齒輪，這增大了齒輪嚙合時(shí)的重合系數(shù)，加大了磨削力，提高了加工效率(有的廠家機(jī)床珩磨輪轉(zhuǎn)速可達(dá)2000 轉(zhuǎn)/分，節(jié)拍可達(dá)30秒/件)，并可在一定范圍提高齒輪精度達(dá) DIN 4—7級(jí)。

　　2.1.強(qiáng)力珩齒工藝的難點(diǎn)：

　　機(jī)床動(dòng)態(tài)精度要求穩(wěn)定(尤其是大批量生產(chǎn)、長(zhǎng)期2、3班倒作業(yè)，齒輪件精度穩(wěn)定在DIN 6—7 級(jí))，可靠性要好;

　　夾具精度要求高，且便于工件自動(dòng)上下料;

　　珩磨輪修整器是一個(gè)齒輪狀的，精度要求高且耐用，珩輪修整要求快速達(dá)到珩齒精度要求，修形時(shí)間要短;

　　珩磨輪要求自銳性好，且使用壽命長(zhǎng)(即每修整一次珩輪加工零件數(shù)多);

　　被加工零件滾齒及倒棱精度要求好，齒輪鋼材料要求變形小，供貨廠要求單一;齒輪件熱處理變形必須控制要好，且變形有規(guī)律，珩磨余量不能大，否則極易產(chǎn)生珩磨輪破損;

　　2.2. 珩齒工藝的新難點(diǎn)：基本與磨齒相同， 如果被加工零件精度太高，珩磨輪修整器將很難制造，價(jià)格更不菲;

　　3. 內(nèi)圓柱斜齒齒圈的強(qiáng)力車齒加工：

　　這是按老蘇聯(lián)教材的叫法，國(guó)內(nèi)也有稱“插滾”，“刮齒”等，國(guó)外則稱“Power Skiving”、“Schaelen”、“Scudding”。由于近些年汽車自動(dòng)變速器的大量使用，對(duì)行星排里的薄壁高精度內(nèi)齒圈件的加工量逐漸增大，過(guò)去單靠插齒機(jī)的插斜齒加工已經(jīng)不能滿足生產(chǎn)的需求(三菱SD25全數(shù)控插齒機(jī)加工節(jié)拍 25分/件)，所以車齒加工又被推出，它即有插齒的徑向進(jìn)給，又有圓周進(jìn)給。內(nèi)齒圈車齒加工節(jié)拍比插齒加工要快很多，最快2.5 分/件，精度可達(dá)DIN 6—8級(jí)，表面粗糙度Rz 3。它的刀具類似插齒刀，這種車齒加工也能加工外圓柱齒輪，而且換產(chǎn)時(shí)間只需30分鐘?，F(xiàn)能夠批量穩(wěn)定車齒加工高精度薄壁內(nèi)齒圈的廠家并不多，所以訂貨時(shí)需根據(jù)具體情況而做選擇。

　　另外我認(rèn)為對(duì)于這種薄壁內(nèi)齒圈加工還必須注意的是機(jī)床夾具的選擇：必須采用多瓣式液壓夾具，4瓣、6瓣、8瓣的夾具都太少，至少10瓣以上，多多益善。要求瓣多是使加緊力能均勻夾持薄壁內(nèi)齒圈，不產(chǎn)生夾持變形，加工后工件沒有彈性恢復(fù)變形，保證加工質(zhì)量不受到破壞。

　　內(nèi)圓柱斜齒齒圈

　　強(qiáng)力車齒加工薄壁內(nèi)圓柱斜齒齒圈

　　4. 薄壁內(nèi)圓柱斜齒齒圈的螺旋拉齒：

螺旋拉床拉內(nèi)圓柱齒圈

　　現(xiàn)在對(duì)行星排的薄壁內(nèi)齒圈件需求量更大了，以前的加工工藝已經(jīng)不能滿足大量生產(chǎn)的需求，所以用螺旋拉床加工斜齒內(nèi)齒圈逐漸被一些主要自動(dòng)變速器生產(chǎn)廠采用，而且其生產(chǎn)率高(可達(dá)節(jié)拍 60秒/件)、調(diào)整方便的特點(diǎn)越來(lái)越顯現(xiàn)出優(yōu)越性。但是這種加工方法的加工精度主要取決于齒輪螺旋拉刀的制造精度，現(xiàn)在能夠制造高精度(DIN 8級(jí))薄壁內(nèi)齒圈螺旋拉刀的廠商少之又少，所以使這種工藝的廣泛應(yīng)用受到極大限制。

　　5. 齒輪、齒轂類零件的焊接 ：

　　手動(dòng)變速器、自動(dòng)變速器里有一些齒輪、齒轂類零件需要焊接，現(xiàn)常用的焊接工藝有激光焊接和電子束焊接兩種，從我多年經(jīng)驗(yàn)看：

　　5.1. 激光焊接適用薄壁零件，優(yōu)點(diǎn)是可在常態(tài)下進(jìn)行焊接;缺點(diǎn)是有熱變形，焊縫較淺，大量生產(chǎn)中很難達(dá)到 4mm，零件真實(shí)焊縫檢查不方便;

　　5.2. 電子束焊接適用關(guān)鍵件和安全件，優(yōu)點(diǎn)是工藝十分穩(wěn)定，焊縫小而深，熱變形很小，焊縫深且牢固可靠，焊縫質(zhì)量可方便檢查，生產(chǎn)率高(節(jié)拍可達(dá)22秒/件，含抽真空時(shí)間的分?jǐn)?;缺點(diǎn)是必須在真空度好( 5*10^-4 Pa)的環(huán)境下焊接;

電子束焊接機(jī)

　　建議：如果你的用戶是高端用戶或關(guān)鍵件、安全件，推薦選電子束焊接。

　　6. 齒輪機(jī)床的驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn):

　　齒輪機(jī)床是復(fù)雜的精密設(shè)備，對(duì)這類機(jī)床的驗(yàn)收關(guān)鍵不是靜態(tài)精度如何?而是動(dòng)態(tài)精度能穩(wěn)定的達(dá)到什么程度，也就是說(shuō)能否加工出好工件?一般工廠常用工序能力 Cp、Cpk值來(lái)進(jìn)行機(jī)床驗(yàn)收，而德國(guó)則用機(jī)床能力Cm、Cmk值進(jìn)行驗(yàn)收，我認(rèn)為這對(duì)驗(yàn)收機(jī)床更為合理。工序能力涉及到人、機(jī)、料、法、環(huán)等因素，這些因素與驗(yàn)證機(jī)床本身固有加工精度只有“機(jī)”一項(xiàng)有關(guān)，其它則與機(jī)床制造沒有密切關(guān)系，而是與自己企業(yè)管理、工藝設(shè)計(jì)、人員培訓(xùn)等有關(guān)，用這些無(wú)關(guān)項(xiàng)去驗(yàn)收機(jī)床廠是沒有道理的。其它項(xiàng)也只有在生產(chǎn)一段時(shí)間后逐步完善。所以現(xiàn)在越來(lái)越多的企業(yè)使用機(jī)床能力Cm、Cmk值對(duì)機(jī)床進(jìn)行驗(yàn)收，而在投產(chǎn)穩(wěn)定生產(chǎn)后定期做機(jī)床工序能力 Cp、Cpk值，復(fù)查生產(chǎn)組織管理及設(shè)備等出現(xiàn)的問題，并加以改正，這才真正能保證產(chǎn)品的質(zhì)量。

　　齒輪精加工機(jī)床能力驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)數(shù)值及差異：

　　序號(hào)德資企業(yè) (連續(xù)50件，不允許調(diào)整機(jī)床、刀具)日資企業(yè) (連續(xù)25件，不允許調(diào)整機(jī)床、刀具)

　　內(nèi)容要求達(dá)到設(shè)備能力值內(nèi)容要求達(dá)到設(shè)備能力值

　　1跨棒距偏差 MCm ≥ 2.0 & Cmk ≥ 1.67跨棒距偏差 MCpk ≥ 1.33

　　2螺旋線傾斜偏差 fHbCm ≥ 2.0 & Cmk ≥ 1.67

　　3齒廓傾斜偏差 fHaCm ≥ 2.0 & Cmk ≥ 1.67

　　4徑向跳動(dòng)偏差 FrCmk ≥ 1.4徑向跳動(dòng)偏差 FrCpk ≥ 1.33

　　5齒距累計(jì)偏差 FpCmk ≥ 1.4齒距累計(jì)偏差 FpCpk ≥ 1.33

　　7. 強(qiáng)力珩磨淬硬內(nèi)圓柱斜齒齒圈：

　　過(guò)去對(duì)淬硬后的批量斜齒內(nèi)齒圈件是無(wú)法加工的，所以對(duì)由于熱處理變形所降低的齒圈零件精度只能一味提高熱前加工精度，但熱前加工精度再提高也很困難，將增加零件廢品率，大大增加生產(chǎn)成本。而目前電動(dòng)車和混合動(dòng)力車對(duì)變速器的噪音要求提高較多，對(duì)內(nèi)齒圈的精度也必然隨之提升，因此一些有實(shí)力的國(guó)外機(jī)床廠家都在設(shè)計(jì)、試制強(qiáng)力珩磨淬硬內(nèi)齒圈的珩磨機(jī)，我已看到、了解到一些信息，通過(guò)和一些廠家的交流、考察，我認(rèn)為目前還沒有一個(gè)國(guó)內(nèi)外廠家有成熟的珩磨機(jī)床產(chǎn)品應(yīng)用在大量生產(chǎn)中。所以目前薄壁內(nèi)圓柱斜齒齒圈的精度能夠穩(wěn)定達(dá)到一些廠家產(chǎn)品圖要求(大約DIN 8級(jí))還是較困難的，它的難點(diǎn)在于珩磨輪尺寸較小，熱后內(nèi)齒圈又較硬，珩輪精度保持的壽命低，加工成本很高，所以這種機(jī)床遲遲未能出現(xiàn)在大量生產(chǎn)中，許多廠家只好把薄壁齒圈精度降到DIN 9級(jí)(ISO 1328-1 9級(jí))或以下。我們還是期待能適應(yīng)大量生產(chǎn)的這種薄壁內(nèi)齒圈熱后加工的機(jī)床能盡快制造出來(lái)，滿足未來(lái)汽車齒輪技術(shù)上的需求。

　　8. 乘用車變速器的未來(lái)發(fā)展：

　　目前乘用車變速器主要有手動(dòng)變速器(MT)和自動(dòng)變速器兩類，自動(dòng)變速器里包括：半自動(dòng)變速器(AMT)、雙離合自動(dòng)變速器(DSG或DCT)、自動(dòng)變速器(AT)、無(wú)級(jí)變速器(CVL)、手自一體變速器。從的形式看A0及以下級(jí)乘用車主要采用MT、AMT變速器，A級(jí)、A+級(jí)、B級(jí)主要采用MT、AT、AMT、DCT、CVL變速器、C級(jí)主要采用DCT、手自一體變速器。由于中國(guó)市場(chǎng)巨大，城市交通擁堵，以及駕駛車的人員水平殘次不齊，所以近年購(gòu)車人的意愿越來(lái)越多傾向購(gòu)買自動(dòng)變速器的乘用車，尤其一些大品牌整車廠家?guī)ё詣?dòng)變速器的產(chǎn)品銷售異常好，以致它們自動(dòng)變速器的產(chǎn)量不斷提升，有小道消息透露X 品牌已將未來(lái)在中國(guó)市場(chǎng)的發(fā)展方向定為加大發(fā)展自動(dòng)變速器的產(chǎn)能，逐漸降低手動(dòng)變速器的產(chǎn)量，而且手動(dòng)變速器的使用范圍逐漸萎縮在A級(jí)及以下級(jí)內(nèi)。國(guó)內(nèi)也有廠家制定出未來(lái)將全面加大自動(dòng)變速器的產(chǎn)能，降低手動(dòng)變速器的產(chǎn)量。這些都是看到市場(chǎng)未來(lái)的需求，提前搶占市場(chǎng)的制高點(diǎn)有前瞻性的表現(xiàn)。所以我們的同行必須密切注意這個(gè)趨勢(shì)，及時(shí)調(diào)整好自己的方向，適應(yīng)未來(lái)汽車產(chǎn)業(yè)的變化。