
概述
汽車電動化催生變速箱高公差、低噪音需求,美國格里森復合珩磨工藝成破局關鍵。
其依托260HMS珩磨機(珩齒機),一次裝夾用雙珩磨環(huán)搞定同步階梯小齒輪加工,規(guī)避雙工藝弊端,還能通過拋光珩磨實現(xiàn)Rz≤1μm表面質量,齒輪質量達DIN5級以上,正時公差嚴控5μm內,完美適配電驅場景。
汽車電動化的大背景:電動化》大傳動比》更低噪音要求》更高齒輪要求
隨著汽車行業(yè)不斷向電動化出行方向轉型,制造業(yè)也在積極適應相應需求。
為將電動機的高輸入轉速降至驅動輪所需的轉速,大傳動比成為必需。
與此同時,內燃機原本的噪音掩蓋作用不復存在,這對變速箱的噪音水平提出了更高挑戰(zhàn)。
目前,電動驅動應用中已形成兩種主流變速箱方案:帶四個檔位的兩級中間軸變速箱,以及行星齒輪變速箱。
行星齒輪變速箱的優(yōu)勢在于,可利用所謂的“同步階梯式小齒輪”在極小空間內實現(xiàn)大傳動比。該小齒輪上的兩個齒輪必須在極嚴格的公差范圍內實現(xiàn)精確的相互正時,這對硬精加工工藝而言是一項特殊挑戰(zhàn)。
珩磨加工的剛需
由于變速箱零部件公差要求嚴格且對噪音敏感,采用磨削或珩磨進行硬精加工至關重要。
事實證明,齒輪珩磨工藝具備顯著優(yōu)勢:珩磨表面因具有獨特的弧形表面結構,其噪音表現(xiàn)優(yōu)于磨削表面。
此外,齒輪珩磨也非常適合帶有干涉輪廓的齒輪硬精加工,例如階梯式小齒輪上的小齒輪(即兩個齒輪中尺寸較小的那個)便屬于此類情況。
這得益于珩磨工具與工件之間所需的交叉軸角較小,且無需像磨削工藝那樣設置工具越程。
因此,珩磨是小齒輪精加工的必選工藝,而大齒輪也可采用磨削加工。
但若分別采用兩種工藝,會帶來諸多弊端:不僅需要兩臺配備不同夾具和刀具的機床,工藝控制也極具挑戰(zhàn)性——尤其是要保證兩個齒輪之間達到極嚴格的正時公差。
此外,使用兩臺機床還會使裝卸料以及兩個齒輪分度所需的非生產(chǎn)性空閑時間增加一倍。
格里森(Gleason)復合珩磨工藝可有效解決這些問題。
該工藝能夠在260HMS珩磨機的珩磨頭內并行使用兩個珩磨環(huán),從而實現(xiàn)同步階梯式小齒輪的兩個齒輪在一次裝夾中完成珩磨加工,提供了理想解決方案。
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盡管這一理念看似簡單,但仍有重要細節(jié)需注意。
若僅使用一個珩磨環(huán),其工作點始終與珩磨頭的旋轉點(A軸)重合;而在復合珩磨工藝中,由于需使用兩個珩磨環(huán),至少有一個珩磨環(huán)無法處于旋轉中心點。
這種情況會導致實際工作點在Y方向出現(xiàn)偏移,若不加以補償,將產(chǎn)生錐形齒輪,具體表現(xiàn)為明顯的齒向偏差(左右齒面的fHβ偏差)。