近(jin)几(ji)年(nian)，新能(neng)源(yuan)汽(qi)车得到快(kuai)速的(de)发展(zhan)和应(ying)用(yong)，但(dan)是(shi)其高(gao)速(su)和(he)长(zhang)途(tu)续(xu)航里程(cheng)依(yi)然(ran)不能满足(zu)出行(xing)的需求(qiu)，而提升新能(neng)源(yuan)汽(qi)车(che)传(chuan)动(dong)系统(tong)效(xiao)率是(shi)减(jian)少(shao)运行能耗(hao)和(he)延(yan)长续(xu)航里(li)程(cheng)的有(you)效(xiao)途(tu)径(jing)之一。新(xin)能源(yuan)汽车(che)相对(dui)于(yu)燃(ran)油(you)汽车(che)对整(zheng)车(che)的(de)噪(zao)声、振(zhen)动和舒(shu)适(shi)性要求更(geng)加(jia)严(yan)格(ge)，对(dui)传(chuan)动(dong)系统(tong)的nvh问题(ti)更(geng)加(jia)敏(min)感。采(cai)用高精度(du)齿轮(lun)的(de)多(duo)挡(dang)位(wei)自(zi)动变速器对(dui)提(ti)高新(xin)能源(yuan)汽车动(dong)力性(xing)、延(yan)长新(xin)能(neng)源(yuan)汽车续驶里程(cheng)、优化新能源(yuan)汽车电驱动(dong)系统总(zong)体(ti)性能、降低(di)新(xin)能(neng)源(yuan)汽车整(zheng)车质(zhi)量和成(cheng)本、改(gai)善(shan)新(xin)能(neng)源(yuan)汽车驾(jia)乘感(gan)受(shou)等都具有重要(yao)作(zuo)用。因(yin)此(ci)，新能源(yuan)汽车对(dui)传(chuan)动(dong)齿(chi)轮(lun)的精(jing)度(du)和(he)加(jia)工质量(liang)具(ju)有更高(gao)的(de)要(yao)求(qiu)。如(ru)下(xia)图(tu)1所(suo)示，高精(jing)度渐开线圆柱齿(chi)轮是新能源汽(qi)车(che)传(chuan)动(dong)系(xi)统的关键零件(jian)，其(qi)加(jia)工技(ji)术复杂，对(dui)加工(gong)设(she)备、加工精(jing)度(du)和工(gong)件(jian)表(biao)面质量(liang)要求(qiu)高，此类(lei)齿轮(lun)的制造(zao)工艺尚不(bu)成熟(shu)、效(xiao)率(lv)低、成本(ben)高，甚至(zhi)需要(yao)大量(liang)进(jin)口(kou)。因(yin)此，有必要针对(dui)新(xin)能(neng)源汽(qi)车高精度传(chuan)动(dong)齿轮(lun)加(jia)工(gong)工(gong)艺进(jin)行(xing)分(fen)析(xi)，为高(gao)效(xiao)加工(gong)工(gong)艺研(yan)究(jiu)提供(gong)基础(chu)。
（1.渐开(kai)线(xian)圆柱(zhu)齿(chi)轮）
汽车(che)齿轮典(dian)型(xing)加工(gong)工艺分(fen)析
目(mu)前(qian)，汽(qi)车齿(chi)轮机(ji)械(xie)加工过(guo)程(cheng)中，通常(chang)采用(yong)的加(jia)工工(gong)艺(yi)为：车削(xue)锻(duan)造毛(mao)坯→切(qie)齿（滚齿(chi)/插(cha)齿(chi)）→剃(ti)齿→渗碳(tan)淬火→磨齿，滚齿和磨齿(chi)工艺过(guo)程如下图2所(suo)示。齿(chi)轮(lun)毛坯为模(mo)锻而(er)成；采用(yong)数控(kong)车床在(zai)一次装夹的(de)条件(jian)下完(wan)成(cheng)毛(mao)坯(pi)的(de)外圆表面、内(nei)孔表面和端面(mian)的车削，保证(zheng)齿(chi)坯具有(you)较好(hao)的(de)精(jing)度(du)，为后(hou)序的(de)高(gao)质量加工提(ti)供基础；采用(yong)滚齿的方法进行(xing)齿(chi)形(xing)的粗(cu)加(jia)工(gong)(滚(gun)齿(chi)机(ji)的(de)加工(gong)精(jing)度为(wei)it10～it7级)；剃(ti)齿一(yi)般(ban)应(ying)用于(yu)未进行淬火热(re)处理齿(chi)轮(lun)齿形的精加(jia)工(gong)(精(jing)度(du)可达it7~it6级)，但(dan)是(shi)剃(ti)齿(chi)不能(neng)修正分(fen)齿(chi)误差(cha)，剃(ti)齿后的(de)精(jing)度只(zhi)能比(bi)剃齿(chi)前(qian)提(ti)高一(yi)级；汽车齿轮的(de)工(gong)作(zuo)任务比机(ji)床(chuang)齿(chi)轮要繁(fan)重(zhong)得多(duo)，因(yin)此在耐磨(mo)性、疲(pi)劳强度(du)、心部强(qiang)度(du)和(he)冲击韧(ren)性(xing)等方(fang)面的要(yao)求(qiu)均比机床齿(chi)轮要高，选用渗碳钢(gang)制(zhi)造并经(jing)渗碳热处理才能满(man)足(zu)其(qi)性(xing)能(neng)要(yao)求；最(zui)后(hou)以(yi)磨削加工(gong)的方(fang)法(fa)对经过热处(chu)理的(de)齿轮内(nei)孔、端(duan)面、轴的外(wai)径(jing)等(deng)部分(fen)进(jin)行(xing)精加(jia)工，进(jin)而(er)提(ti)高(gao)尺(chi)寸精(jing)度(du)和减小形(xing)位(wei)公(gong)差，磨削加(jia)工(gong)可达(da)的经济(ji)精度(du)为it6~it4级(ji)，表(biao)面(mian)粗(cu)糙(cao)度(du)为ra0.2~0.8μm。珩磨作(zuo)为一种(zhong)特(te)殊的磨(mo)削(xue)加工技术，是精加工中的一种(zhong)高效(xiao)加工方(fang)式(shi)，可(ke)以安(an)排(pai)为(wei)最后加工工(gong)序，划分(fen)为光整加(jia)工(gong)阶段，具(ju)有(you)加(jia)工(gong)精(jing)度(du)高、表(biao)面(mian)质(zhi)量(liang)好(hao)、加工(gong)效(xiao)率高等(deng)特点(dian)，可将表(biao)面(mian)粗(cu)糙度(du)降低(di)到ra0.20~0.05μm。但(dan)是，汽(qi)车齿(chi)轮(lun)典型的加(jia)工(gong)工艺(yi)已经无法满足(zu)绿(lv)色(se)节(jie)能(neng)的(de)新能源汽(qi)车(che)对(dui)传(chuan)动齿轮(lun)加(jia)工(gong)过(guo)程提(ti)出的(de)高(gao)精(jing)度、高(gao)质量和高效(xiao)率(lv)的要求(qiu)，因此(ci)，必须进(jin)行(xing)新(xin)的高(gao)效(xiao)高质量加(jia)工(gong)工(gong)艺研究。
（2.齿(chi)轮加(jia)工过(guo)程(cheng)）
高(gao)精(jing)度齿(chi)轮(lun)加工(gong)技术及措施(shi)
1)硬(ying)齿面加工技术。
硬(ying)齿(chi)面(mian)加(jia)工技术(shu)主要(yao)应(ying)用于(yu)热(re)处(chu)理(li)后齿(chi)面硬度高于(yu)45 hrc的齿轮精加工，目的(de)是提高(gao)齿(chi)轮精加(jia)工的效率(lv)、质(zhi)量(liang)和降低加(jia)工成(cheng)本，主(zhu)要(yao)加(jia)工方法是针对(dui)硬(ying)齿面(mian)的剃齿(chi)、精滚(刮研(yan))、磨齿和(he)珩齿(chi)等，相(xiang)对于传(chuan)统(tong)加(jia)工工(gong)艺(yi)，硬(ying)齿面加工(gong)方(fang)法对(dui)机(ji)床、刀(dao)具材料(liao)和涂(tu)层(ceng)、工具技术等(deng)提出更(geng)高的(de)要(yao)求(qiu)。
随着刀(dao)具(ju)材料(liao)、刀具(ju)设(she)计(ji)和(he)制(zhi)造(zao)技术(shu)的提升(sheng)，硬(ying)齿面(mian)刀具得到(dao)快(kuai)速发展，促(cu)进了(le)硬齿(chi)面(mian)加(jia)工技术在高精(jing)度齿(chi)轮(lun)加(jia)工(gong)中的(de)应用。滚齿(chi)和剃(ti)齿(chi)过(guo)程(cheng)主(zhu)要应(ying)用(yong)具(ju)有涂层(ceng)的(de)高速钢(gang)与(yu)硬质(zhi)合(he)金(jin)刀(dao)具(ju)；珩齿和磨齿可(ke)以使(shi)用(yong)cbn或金(jin)刚(gang)石超硬磨(mo)料(liao)的电镀或(huo)烧(shao)结(jie)磨具，cbn砂轮(lun)成(cheng)形(xing)磨齿如下图(tu)3所(suo)示(shi)。并且(qie)在刀具设(she)计(ji)时(shi)将粗(cu)、精(jing)加工刀(dao)具(ju)设计(ji)成(cheng)组合(he)刀(dao)具(ju)，减少工序(xu)数(shu)量(liang)。采用(yong)涂(tu)层(ceng)高速(su)钢(gang)或(huo)硬(ying)质合金(jin)刀(dao)具(ju)进(jin)行硬齿面剃齿(chi)和精滚(gun)，齿轮精(jing)度(du)可(ke)以(yi)达到it6~it5级(ji)；采(cai)用(yong)超(chao)硬刀(dao)具(ju)材料砂轮(lun)进行硬(ying)齿面珩齿和磨(mo)齿(chi)，相(xiang)对(dui)于(yu)传(chuan)统(tong)工艺，可以明(ming)显(xian)降低表面(mian)粗(cu)糙(cao)度，提高表(biao)面质量(liang)，提高精(jing)度(du)1~2级，加(jia)工效率(lv)是常(chang)规(gui)齿面(mian)磨(mo)齿(chi)的(de)25倍以(yi)上(shang)。为了(le)适应(ying)硬(ying)齿(chi)面(mian)齿轮加工(gong)的(de)需求，所(suo)用加工机床更(geng)加(jia)注(zhu)重数控技术(shu)、高(gao)速加工和多(duo)功能(neng)性(xing)。
（3.cbn砂(sha)轮(lun)磨削(xue)硬(ying)质(zhi)面(mian)及(ji)所(suo)用(yong)砂(sha)轮）
2)强(qiang)力珩(hang)齿(chi)技术(shu)。
由(you)于齿(chi)轮(lun)加工常(chang)用的(de)“滚齿→剃(ti)齿→热处(chu)理→磨齿(chi)”工艺(yi)在高精度汽(qi)车(che)变速箱齿轮(lun)加(jia)工(gong)中(zhong)存在(zai)的(de)局限(xian)性，其难以满(man)足齿(chi)轮技(ji)术要求。对(dui)热处(chu)理(li)后的硬(ying)齿面(mian)进行(xing)磨削(xue)，进而采(cai)用(yong)珩齿(chi)的(de)方法提高质(zhi)量(liang)，加(jia)工成(cheng)本较(jiao)高。但(dan)是(shi)，采(cai)用强(qiang)力珩齿直接(jie)对硬齿面(mian)加(jia)工，是高(gao)精(jing)度齿(chi)轮(lun)加(jia)工的高效(xiao)方(fang)法。强力(li)珩(hang)齿(chi)技(ji)术(shu)可以使齿(chi)轮(lun)精(jing)度达(da)到it5级(ji)以上，当(dang)制(zhi)造(zao)成本(ben)与传统工(gong)艺接(jie)近的条(tiao)件下，可以(yi)获(huo)得(de)更(geng)高(gao)的加(jia)工(gong)精(jing)度、表面(mian)质量和(he)加工效率(lv)，展(zhan)现(xian)出良好的(de)经(jing)济效益。
强力珩(hang)齿(chi)的齿形(xing)齿向修(xiu)正(zheng)量可(ke)以(yi)大于(yu)0.05 mm，可(ke)以修正热(re)处理(li)变形(xing)和微(wei)缺陷(xian)，表(biao)面粗糙(cao)度(du)可(ke)以达到(dao)ra0.2μm以下(xia)，加工过程(cheng)如下图4所(suo)示(shi)。热处(chu)理后(hou)采(cai)用(yong)强力(li)珩齿的(de)工(gong)艺，可(ke)以(yi)减(jian)少磨(mo)齿导致(zhi)的(de)表(biao)面磨纹，避(bi)免变(bian)速(su)器齿轮啮合(he)过(guo)程中(zhong)产(chan)生的谐(xie)振(zhen)和(he)噪声(sheng)；齿(chi)面具有(you)较大(da)的残余压(ya)应力(li)，显(xian)著(zhu)增大(da)了齿(chi)轮强(qiang)度(du)、耐(nai)磨(mo)性及(ji)抗点(dian)蚀(shi)性(xing)能；强(qiang)力珩齿(chi)过程中(zhong)刀具(ju)相对(dui)齿面滑(hua)动同时去除工(gong)件(jian)材(cai)料(liao)，切(qie)削速度较低(di)，避(bi)免了(le)磨(mo)齿过(guo)程(cheng)中高速(su)磨削(xue)产(chan)生(sheng)的(de)齿(chi)面烧(shao)伤(shang)；相(xiang)对(dui)于(yu)磨齿，珩齿(chi)能(neng)对(dui)带台(tai)肩的(de)齿轮进行(xing)加工；虽(sui)然(ran)精(jing)度略(lve)低(di)于(yu)磨齿(chi)加工(gong)，但(dan)强力珩齿(chi)成(cheng)本和综(zong)合效(xiao)率明显优(you)于磨(mo)齿工(gong)艺(yi)。珩齿成(cheng)本大(da)约(yue)为(wei)剃(ti)齿(chi)的(de)50%和磨齿的20%。因此(ci)，在汽车(che)变速器(qi)高(gao)精(jing)度齿轮(lun)加(jia)工(gong)中(zhong)应(ying)用强力珩齿工艺具有很(hen)大的优(you)势，并提(ti)高(gao)变速(su)器(qi)运行可(ke)靠性和稳定(ding)性，延长大修(xiu)周(zhou)期(qi)，减(jian)少(shao)汽(qi)车nvh问(wen)题(ti)。汽(qi)车变速(su)器高(gao)精度(du)齿轮加(jia)工工艺(yi)路线(xian)可(ke)以(yi)简(jian)化为滚(gun)→剃(ti)→珩，甚(shen)至可以(yi)在(zai)滚齿后直(zhi)接进(jin)行(xing)强力珩齿(chi)。此(ci)技术也(ye)是(shi)依赖于(yu)数(shu)控(kong)机(ji)床和cbn超(chao)硬(ying)材料砂(sha)轮的(de)应(ying)用(yong)。
（4.强力(li)珩齿(chi)过(guo)程(cheng)）
结论(lun)
典型(xing)的(de)“切(qie)齿→剃(ti)齿→渗(shen)碳(tan)淬火→磨(mo)齿”的(de)齿轮加工(gong)工艺(yi)已经(jing)无法(fa)满(man)足汽车工业的(de)需求(qiu)，需要(yao)进一(yi)步开(kai)发新的加(jia)工(gong)技(ji)术(shu)和工艺。可以将(jiang)传统(tong)加工(gong)工(gong)艺与硬(ying)齿(chi)面加工(gong)技(ji)术和强(qiang)力(li)珩齿技(ji)术(shu)融(rong)合，在(zai)缩(suo)减(jian)加(jia)工(gong)成(cheng)本和(he)提高(gao)加工(gong)效率(lv)的(de)前提(ti)下(xia)加工出(chu)高(gao)精(jing)度(du)和(he)高质量(liang)的传(chuan)动齿轮。
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