格里森公司高级技术顾问、研究员级高级工程师牟永言先生
AI:作为齿加工行业的专家,请您结合齿轮加工的特点介绍一下贵公司在汽车齿轮加工方面的先进技术及解决方案。
牟永言先生:在汽车动力传动系统中,齿轮通常有两个大类:圆柱齿轮和圆锥齿轮。
1.圆柱齿轮加工
(1)粗加工。在齿轮粗加工方面,我认为可以选择滚齿加工工艺或者插齿加工工艺,但如果能够采用滚齿加工应尽量选择滚齿机床进行加工。传统方式下,滚齿加工工艺是采用高速钢滚刀湿切加工,但格里森公司能够提供新型高效、高速和高刚性数控滚齿机,如130H、P90和210H等,采用涂层硬质合金滚刀进行干切,不仅可提高生产效率,又能减少环境污染。
(2)精加工。齿形精加工有两种工艺方案,第一种是在齿形粗加工后进行强力剃齿或普通剃齿,在热处理后进行强力内珩齿。强力剃齿和强力内珩齿的特点是剃齿刀或内珩轮同被加工齿轮之间按固定传动比进行运动,这样就大大提高了修正齿轮齿距误差、齿距累积误差及齿形误差的能力。如格里森公司的强力剃齿机ZS130-300、ZSE150TCNC等;强力内珩齿机ZH125、ZH250。第二种是在滚齿后进行热处理,然后在进行磨齿。磨齿机有蜗杆砂轮磨齿机(格里森130TWG、45TWG、400GX等)和成形磨齿机(P90、P400等)。
2.锥齿轮加工
(1)直齿锥齿轮在汽车行业主要作为差速器齿轮,目前大部份采用无屑加工,如精锻、摆辗和闭塞挤压等工艺。
(2)弧齿锥齿轮和准双曲面齿轮。它们存在两种齿制(圆弧齿制和延伸外摆线齿制)和两种加工工艺(端面铣齿法和端面滚齿法)。
①采用延伸外摆线齿制,用端面滚齿法和涂层硬质合金刀具进行干切,热处理后进行研齿加工,如用格里森公司凤凰第二代275HC、600HC切齿机和600HTL研齿机。这种工艺生产效率高、加工精度高,同时成本低廉。因为没有冷却液,是一种适合环保的加工方法。
②采用圆弧齿制,通过端面铣齿法和涂层硬质合金铣刀,采用二刀法或用高速钢刀按传统五刀法切齿,然后进行热处理,再进行磨齿。如格里森公司凤凰第二代275G、600G等。
AI:在如何选择合适的齿加工技术方面,能否请您给我们齿轮生产企业一点建议?
牟永言先生:每种工艺方案的选择都应根据具体情况而定。如一般轿车、轻型车和卡车,变速箱圆柱齿轮可采用滚齿-剃齿-珩齿工艺;后桥锥齿轮可采用延伸外摆线齿干切-热处理后研齿工艺。
对于某些精度要求高的轿车、商用车和模数比较大的齿轮,变速箱齿轮可采用滚齿—热处理—磨齿工艺。后桥锥齿轮可采用圆弧齿制进行干切或湿切齿—热处理—磨齿工艺。
AI:您认为今后齿加工技术的发展方向是什么?
牟永言先生:圆柱齿轮和圆锥齿轮干切工艺具有效率高、精度高、能耗低、环保、投资低(同5刀法比)以及切削齿轮单件成本低等特点,所以世界主要汽车生产厂正逐步采用干切工艺代替湿切工艺。
在我国,一些企业正在开始试验研究干切工艺,主要有三大要素:高速、高刚性的切齿机,涂层硬质合金刀具,齿坯材料杂质低、锻坯等温正火后硬度可控制在一定范围。目前,国内一些工厂已基本具备这3个要素,再加上应用格里森公司软件和齿轮检测中心,可以预见干切工艺在国内将逐步推广。