隨著汽油成本的不斷增加以及保護環(huán)境的愿望不斷增強，電動汽車的發(fā)展勢頭越來越強勁也就不足為奇了。汽車制造商正在積極推動推出全電動產(chǎn)品，甚至比最初的目標(biāo)日期 2040 年還要早。為了支持電氣化的發(fā)展，支持這些車輛的供應(yīng)鏈正在進行巨額投資，特別是在傳動系統(tǒng)零部件的制造方面。例如，將變速箱納入電動汽車推進系統(tǒng)可幫助汽車制造商提高驅(qū)動系統(tǒng)效率。不僅可以在保持相同尺寸電池、電機和推進系統(tǒng)的同時增加車輛的續(xù)航里程和性能。還能允許使用更小的電池與電機的情況下仍然保持當(dāng)前系統(tǒng)的相同范圍和性能。

　　由于電動汽車產(chǎn)生的車輛噪音水平較低，傳動系統(tǒng)組件需要滿足比 ICE(內(nèi)燃機)同類產(chǎn)品更低的噪音、聲振粗糙度和振動 (NHV) 水平。為了降低 NHV 并提高車輛性能，傳動系統(tǒng)制造商正在不斷壓縮軸、軸承和齒輪的光潔度、同心度、圓度、跳動和輪廓公差。隨著這些傳動系統(tǒng)部件公差的“收緊”，傳統(tǒng)的機加工和車削工藝經(jīng)常被磨削工藝所取代，因為磨削工藝更容易滿足這些更嚴格的要求。

　　從歷史上看，齒輪制造使用滾齒工藝連續(xù)生產(chǎn)齒輪，其速度比一次磨削一個齒要快得多。該工藝可以快速生產(chǎn)齒輪，但達不到當(dāng)今新型變速器和變速箱所需的精度水平。拉削是另一種傳統(tǒng)的齒輪生產(chǎn)方法，但通常一次只能加工一個齒，并且通常需要大量的設(shè)備前期投資。為了滿足當(dāng)今降低齒輪噪音并提高動力傳輸效率的更高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，齒輪設(shè)計融入了更精細的齒面粗糙度和更精確的齒廓(各種修形加持)，這些齒廓通常是用砂輪制造的。

　　砂輪優(yōu)點

　　與滾齒和機加工工藝相比，使用砂輪加工齒輪具有許多優(yōu)點。首先，由于砂輪由數(shù)百到數(shù)千個切削點組成，因此切屑痕跡的尺寸明顯小于滾齒加工。因此，通過磨削更容易達到更精細的表面粗糙度值。

　　當(dāng)磨料顆粒在工件上移動時，就會形成切屑，如下圖所示。較小的磨料會產(chǎn)生較小的切屑，而較小的切屑會使工件的表面更加光滑。與滾刀或立銑刀等傳統(tǒng)切削刀具相比，磨料顆粒通常要小幾個數(shù)量級，這就是為什么它們通常能產(chǎn)生優(yōu)異的表面光潔度。根據(jù)目標(biāo)表面粗糙度和形狀保持要求，提供各種磨料粒度的砂輪。

　　傳統(tǒng)加工操作中產(chǎn)生的大切屑(左)與磨削中產(chǎn)生的較小切屑(右)的比較。

　　生產(chǎn)成品齒輪的磨削工藝與剃齒工藝之間存在差異，而且它們對齒輪輻射噪聲的影響也存在差異。測試表明，磨削能夠產(chǎn)生兩種工藝中最低的噪音水平(即最接近標(biāo)稱目標(biāo))。這通常歸因于齒輪齒內(nèi)受控的微觀幾何形狀以及通過磨削實現(xiàn)的較低粗糙度值。

　　由于輪齒表面的劇烈磨損，通常將輪齒熱處理至特定的硬度范圍，以提高耐磨性并延長使用壽命。硬度值范圍為 56-64 RHC，許多硬度值在 58-62 RHC 左右。

　　齒輪的內(nèi)芯和輪齒通常較軟(45-50 RHC)，以允許一定的容錯性并降低脆性斷裂的可能性。由于這些熱處理工藝，砂輪通常非常適合去除表面硬化層中的材料，因為它們利用非常硬的磨粒(例如在某些情況下為氧化鋁、碳化硅和 CBN/金剛石)。由于硬度較高，這些磨料在去除表面硬化材料方面比金屬切削工具更有效。

　　如下圖所示，磨料的硬度是淬硬工具鋼或硬質(zhì)合金的 1.5 至 4 倍，這使得它們在磨削硬化材料時使用壽命更長且磨損更少。磨料磨損的減少有助于控制齒輪輪廓地變化。

磨料產(chǎn)品與普通研磨材料相比的相對硬度

　　新磨削技術(shù)

　　一些砂輪廠家研發(fā)的新型陶瓷顆粒經(jīng)過專門的設(shè)計，以滿足齒輪磨削中改進光潔度和控制輪廓變化的要求。通過控制磨料本身的化學(xué)成分和微觀結(jié)構(gòu)，這些工程陶瓷顆粒在研磨過程中具有非常精確的微斷裂或碎裂成非常小碎片的能力。這為齒輪磨削提供了兩個好處。首先，它可以很好地控制顆粒的鋒利度，使砂輪在磨損時保持鋒利，這有助于減少熱量，保持輪廓更長久，并保持更嚴格的公差。其次，與上一代工程顆粒相比，顆粒的微斷裂特性會產(chǎn)生更小的切屑，從而改善零件表面光潔度。

　　從機械加工轉(zhuǎn)向磨削以滿足電動汽車傳動系統(tǒng)部件較低 NVH 的嚴格要求具有顯著的優(yōu)勢。與滾刀一樣，蝸桿磨輪通常用于比單齒輪廓磨削更快地生產(chǎn)齒輪。但由于磨料更硬，切削點更集中，蝸桿磨可以加工出比滾刀具有更低表面粗糙度和更嚴格輪廓公差的零件。