新技術(shù)與新工藝提升齒輪加工水平

不論是手動(dòng)與自動(dòng)，品質(zhì)優(yōu)良的汽車變速器零部件的加工需要有適合的工藝與方法來(lái)保證，如齒輪的設(shè)計(jì)與制造、切削加工與熱處理工藝、潤(rùn)滑與密封技術(shù)等。前不久在安徽潛山召開的2012年中國(guó)齒輪產(chǎn)業(yè)發(fā)展高峰會(huì)議上，不僅對(duì)變速器與齒輪行業(yè)的轉(zhuǎn)型升級(jí)、創(chuàng)新發(fā)展有所論述，而且會(huì)議還組織了多位技術(shù)專家演講，從不同側(cè)面介紹了齒輪領(lǐng)域加工技術(shù)的新發(fā)展。

適合的工藝與設(shè)計(jì)保障齒輪傳動(dòng)設(shè)備綜合性能

齒輪傳動(dòng)設(shè)備的綜合性能由其中的各個(gè)組成部分、裝配工藝及潤(rùn)滑介質(zhì)所體現(xiàn)。國(guó)外很多齒輪箱（變速器）不僅做到了長(zhǎng)壽命，而且重量輕、免維護(hù)，這是目前國(guó)內(nèi)大多數(shù)企業(yè)難以做到的。南京湃騰工貿(mào)有限公司經(jīng)理吳林介紹，通過(guò)先進(jìn)合理的設(shè)計(jì)、選用適當(dāng)?shù)墓に嚺c裝配方法、加上先進(jìn)的潤(rùn)滑介質(zhì)，國(guó)內(nèi)齒輪行業(yè)也能通過(guò)適當(dāng)?shù)墓に嚰夹g(shù)環(huán)節(jié)對(duì)提高傳動(dòng)齒輪的抗疲勞性能、延長(zhǎng)壽命、降低噪音、提高傳動(dòng)效率、節(jié)約能源等方面有所提升。

在設(shè)計(jì)階段，選擇合適的齒輪材料、進(jìn)行先進(jìn)合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、選用高效可靠的齒輪與軸承是必不可少的環(huán)節(jié)。在齒輪加工過(guò)程中，先進(jìn)的毛坯成型工藝，穩(wěn)定、精密的熱處理工序，以及合適的表面硬化處理程序，都是最終形成齒輪精品的關(guān)鍵因素。比如在磨削加工中即存在著幾個(gè)關(guān)鍵的環(huán)節(jié)：通過(guò)選用磨刃鋒利、磨削表面應(yīng)力小的砂輪，可以提高磨削進(jìn)給量，縮短磨削時(shí)間，提高磨削效率并延長(zhǎng)砂輪修整的間隔以降低成本；通過(guò)使用恰當(dāng)?shù)哪ハ骷靶奚拜唴?shù)，在保證沒(méi)有磨削燒傷裂紋和保證質(zhì)量的前提下，盡可能使用較高的磨削參數(shù)以縮短磨削時(shí)間，提高磨削效率，提高產(chǎn)量，并保證精度、降低表面粗糙度；通過(guò)使用合適的磨削油，可保證在良好潤(rùn)滑、防銹的前提下，利于降低磨削齒面表面應(yīng)力，避免燒傷裂紋，降低粗糙度，減小堵砂輪氣孔的程度，保證砂輪鋒利，減小砂輪修整，降低砂輪用量、降低成本。

加工中心制造齒輪成為新方向

北京交通大學(xué)王小椿教授在他的演講中，介紹了基于加工中心的齒輪設(shè)計(jì)與制造技術(shù)。

作為機(jī)械制造中一個(gè)很特殊的類別，齒輪加工的特點(diǎn)是需要加工的齒面通常都是復(fù)雜曲面，具有特殊的形狀，不僅每一個(gè)齒面要有很高的精度，而且各齒面之間還要有很高的相對(duì)位置精度，整個(gè)齒圈與安裝面之間也要有很高的位置精度要求。

經(jīng)過(guò)多年的理論研究與實(shí)踐，王小椿教授總結(jié)出一套用加工中心加工齒輪的方法，它不僅為單件小批量和大模數(shù)齒輪加工提供了一種全新的高效率、低成本、高柔性和快速響應(yīng)的制造方法，同時(shí)還突破了舊的制造工藝對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的限制，為高功率密度、輕量化的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)以及一些創(chuàng)新型的設(shè)計(jì)方案的實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

具有多軸聯(lián)動(dòng)功能的現(xiàn)代加工中心可以高效率、高精度地加工出各種復(fù)雜的曲面，并具有很好的柔性，通過(guò)加載不同的G代碼，就可以在同一臺(tái)機(jī)床上加工出不同形狀和類型的零件。王小椿說(shuō)，在加工中心上加工齒面時(shí)，通常并不采用展成或成形的方法來(lái)加工，只是將其作為一張曲面來(lái)加工，因此刀具與工件之間的接觸長(zhǎng)度要遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的齒輪加工方法。

使用結(jié)構(gòu)合理的加工中心加工齒輪，具有良好剛性、定位精度和重復(fù)定位精度，加上在精加工時(shí)的切削力遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)的加工方法，可以獲得良好的加工精度。此外，由于加工中心有刀庫(kù)，換刀速度很快，在粗加工和半精加工階段，可以針對(duì)不同的工步選用最合適的刀具以提高加工效率。

數(shù)字化感應(yīng)淬火工藝成齒輪熱處理新方法

在齒輪的各項(xiàng)熱處理技術(shù)中，往往需要既費(fèi)工又費(fèi)時(shí)的傳統(tǒng)工藝來(lái)保障，如滲碳、氮化等工藝。作為使用近一個(gè)世紀(jì)的感應(yīng)熱處理這項(xiàng)傳統(tǒng)熱處理技術(shù)，經(jīng)過(guò)近年來(lái)不斷的開發(fā)和創(chuàng)新，其優(yōu)越性越來(lái)越被人們認(rèn)可，特別是它的高效、節(jié)能、無(wú)污染、易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化等特點(diǎn)，完全符合當(dāng)今綠色工藝的發(fā)展方向。

專事研究齒輪感應(yīng)淬火技術(shù)的艾瑪泰感應(yīng)科技（北京）有限公司副總經(jīng)理閆滿剛在介紹這項(xiàng)技術(shù)的最新進(jìn)展時(shí)說(shuō)，隨著數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，齒輪感應(yīng)淬火的整個(gè)工藝過(guò)程被數(shù)字化控制，不僅是數(shù)字化控制數(shù)控機(jī)床，而且包括數(shù)字化控制高頻電源，工藝的可靠性和重現(xiàn)性得到了極大的提高。

齒輪的熱處理變形是多種因素造成的，既有材料及熱處理過(guò)程中和材料特性相關(guān)的熱變形、組織體積變化等產(chǎn)生的變形，也有齒輪加工過(guò)程中各工序產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力等在熱處理過(guò)程中釋放造成的變形，其因素是復(fù)雜的。采用一種帶矯正的模壓淬火工藝，既在很大程度上不再約束之前的齒輪加工工序，而且通過(guò)限制最終淬火尺寸的方法，極大地限制了淬火后的變形，提高了產(chǎn)品合格率及減小后續(xù)加工費(fèi)用，尤其在極易變形的薄壁環(huán)形齒輪方面的應(yīng)用效果非常顯著。

通過(guò)感應(yīng)淬火這一符合綠色制造概念的熱處理工藝技術(shù)，數(shù)字技術(shù)、特別是數(shù)字化中頻電源技術(shù)，使這一工藝能夠可靠地進(jìn)行，消除了以往非數(shù)字時(shí)代感應(yīng)淬火工藝的不可靠所造成的開裂、承載能力不穩(wěn)定、壽命差等弊端。

多種技術(shù)方案全方位助力齒輪變速器行業(yè)

來(lái)自安瑞控股集團(tuán)有限公司的專家介紹了未來(lái)具有高抗疲勞、抗腐蝕、抗磨損和具有超長(zhǎng)壽命的軸承概念。通過(guò)采用現(xiàn)代表面強(qiáng)化處理技術(shù)，在軸承零件工作表面注入合金元素、抗磨元素和添加元素，如束線離子PID處理技術(shù)、等離子PIID處理與沉積技術(shù)等，可使軸承實(shí)現(xiàn)減少35%以上摩擦損失和降低50%以上噪音的超低噪音的超低摩擦，軸承壽命可達(dá)到普通軸承的5~6倍。通過(guò)第三方檢測(cè)評(píng)價(jià)，這種高效軸承兩年以上靜壓狀態(tài)非常穩(wěn)定，在試驗(yàn)條件下4套樣品軸承均通過(guò)了2700小時(shí)的強(qiáng)化壽命試驗(yàn)。

齒輪變速器如果密封不好，機(jī)械在使用過(guò)程中所產(chǎn)生的后果是可以想像的。作為德國(guó)三大汽車密封件設(shè)計(jì)制造商之一的善爾固KACO公司，針對(duì)軸在車削工藝、磨削工藝等加工過(guò)程中可能產(chǎn)生的螺旋軸漏油和各種可能的密封結(jié)構(gòu)，通過(guò)在設(shè)計(jì)上采用可接受更大偏心偏差的油封和動(dòng)態(tài)密封等方式，實(shí)現(xiàn)了持久的低摩擦密封。

在本次高峰會(huì)議上，還有幾位來(lái)自行業(yè)的技術(shù)專家介紹了與變速器相關(guān)的技術(shù)，如上海交通大學(xué)張建武教授介紹的干式雙離合器重疊接合過(guò)程的動(dòng)力學(xué)與最優(yōu)控制，上海開信機(jī)械制造有限公司總經(jīng)理陳小虎介紹的齒輪噴丸強(qiáng)化工藝及應(yīng)用、德國(guó)善爾固KACO公司總經(jīng)理曹陽(yáng)介紹的齒輪傳動(dòng)裝置的密封技術(shù)、瑞典山特維克可樂(lè)滿公司經(jīng)理謝曉東介紹的齒輪加工高效解決方案等。記者感受到，除了國(guó)人自己創(chuàng)新研發(fā)的新技術(shù)、新工藝外，許多源自國(guó)外的技術(shù)，通過(guò)在國(guó)內(nèi)的實(shí)踐、改進(jìn)、實(shí)踐、創(chuàng)新、再實(shí)踐的良性循環(huán)過(guò)程，把世界上最新的變速器與齒輪相關(guān)制造技術(shù)應(yīng)用服務(wù)到中國(guó)齒輪行業(yè)并不是一種期盼，目前已經(jīng)成為一種現(xiàn)實(shí)。