近几(ji)年，新能源汽(qi)车得到(dao)快速的发展和应用，但是其高速(su)和长途续航里(li)程依然(ran)不能满(man)足出行的需求，而提升新能源汽车传动系统效率是减少(shao)运行能耗和延长续航里程的有效途径之一。新能源汽(qi)车相对于燃油汽车(che)对整车的噪(zao)声、振动和舒适性(xing)要求更加严格(ge)，对传动系统的nvh问题(ti)更加敏感。采(cai)用(yong)高精度齿轮的多挡位自(zi)动变速器对提高新能源汽车动力性、延长新能源汽车续驶里程、优化新能源汽车电驱(qu)动系统总体性能、降低新能源汽车整(zheng)车质量和成本(ben)、改善新能源汽车驾乘感受等都具有(you)重要作(zuo)用。因此，新能源汽车对传动齿轮的精度和加工质量具有更高的要求。如下图1所示(shi)，高精度渐开线圆柱齿轮是新能源汽车传动系统的(de)关键零件，其加工技术复杂，对加工设备、加工精度和工件表面质量要求高，此类(lei)齿轮的(de)制造工艺尚不成熟、效率低、成本高，甚至(zhi)需(xu)要(yao)大量进口。因此，有必要针对新能源汽车高精度传动齿轮加工工艺(yi)进行分析，为高效加工工艺研(yan)究(jiu)提供基础。
（1.渐开线圆柱齿(chi)轮(lun)）
汽(qi)车齿轮典型加工工艺分析
目前，汽车齿轮机械加工过程中，通常采用的加工工艺为：车削锻造毛坯→切齿（滚齿/插齿）→剃齿→渗碳淬(cui)火→磨齿，滚齿和(he)磨齿工艺过程如下图2所示。齿轮(lun)毛坯为(wei)模锻而成；采用数控车床在一次装夹的(de)条件下完成毛坯(pi)的外圆表面、内孔表面和端(duan)面的车削，保证齿(chi)坯具有较好的精度，为后序的高(gao)质量加工提供基础；采用滚齿的方法进行齿(chi)形的粗加工(滚齿机的加工精度为it10～it7级)；剃齿一般应用于未(wei)进行淬火热处(chu)理齿轮齿形的精加工(精度可达it7~it6级(ji))，但是剃齿不能修(xiu)正分齿误(wu)差，剃(ti)齿后(hou)的精度只能比剃齿前(qian)提高一级；汽车(che)齿轮的工作任务比机(ji)床齿轮要繁(fan)重得多，因此(ci)在耐磨性、疲(pi)劳强度、心部强度和冲击韧性(xing)等方面的(de)要求均比机床齿轮(lun)要(yao)高，选用(yong)渗碳钢(gang)制造并经渗碳热处理才能满足(zu)其性能要求；最后以磨削加(jia)工的方法对经过热处理的齿轮内孔、端面、轴的外径等部分(fen)进行精加工，进(jin)而(er)提高尺寸精度和减小形位公(gong)差，磨削加(jia)工可达的(de)经济精度为it6~it4级，表(biao)面粗糙(cao)度为ra0.2~0.8μm。珩磨(mo)作为一种(zhong)特殊的磨削加工技术，是精(jing)加工中的(de)一种高效加工方式，可(ke)以安排(pai)为最后加(jia)工(gong)工序，划(hua)分为光整加工阶段，具有加工精(jing)度(du)高、表面质量(liang)好、加工效率高等特点，可将表面(mian)粗糙度降低到ra0.20~0.05μm。但是，汽车齿轮(lun)典型的加工工艺已经无法满足绿色节能的新能(neng)源汽车对传动齿轮加工过程提出的高精度、高质量和高效(xiao)率的要求，因此(ci)，必须进行新的高效高(gao)质量加工工艺研(yan)究(jiu)。
（2.齿轮加(jia)工过程）
高精度齿(chi)轮加工技术及措施
1)硬齿面加工技术(shu)。
硬(ying)齿面加工(gong)技术主要(yao)应用(yong)于热处理后齿面硬度高于45 hrc的齿轮精加(jia)工，目的是提高齿轮精加工的(de)效率、质量和降低加工成(cheng)本，主要加工方法是(shi)针对硬齿面的剃齿、精(jing)滚(刮研)、磨齿和珩齿等，相对于传统加工工艺，硬齿面加(jia)工方法对(dui)机床、刀具材料和涂(tu)层、工具技(ji)术等提出更高的要(yao)求。
随着刀(dao)具材料、刀具设计和制造技术的(de)提升，硬齿(chi)面刀具得到快速发展(zhan)，促进了硬齿面加工技术在(zai)高精度(du)齿轮加工中的应(ying)用。滚齿和剃齿过程主要应(ying)用具(ju)有涂层(ceng)的(de)高速钢与硬质合金刀具(ju)；珩(hang)齿(chi)和磨(mo)齿可以使用(yong)cbn或金刚石(shi)超硬磨料的电镀或烧结磨具，cbn砂轮成(cheng)形(xing)磨齿如下图(tu)3所示(shi)。并且(qie)在刀(dao)具设计时将(jiang)粗、精加工刀具设计成组合刀具，减少工序数量。采用涂层高速钢或硬质合金刀具进行硬齿面剃(ti)齿和精滚，齿(chi)轮精度可以达到it6~it5级(ji)；采用超硬刀具材料砂轮进行硬齿面珩(hang)齿和(he)磨齿，相对(dui)于传(chuan)统工(gong)艺，可以明显降低表面粗糙度，提高表面质量，提高精度1~2级，加工效率是常规齿面磨齿(chi)的25倍以上。为了(le)适应硬齿面齿(chi)轮(lun)加工的需求，所用加工机床更加注重数控技术、高速加工和多功能性。
（3.cbn砂轮磨削硬质面及所用砂轮）
2)强(qiang)力珩齿技术。
由(you)于齿轮加工常用的“滚齿→剃齿(chi)→热处理→磨齿”工艺在(zai)高(gao)精度汽车变(bian)速箱齿(chi)轮加工中存在的局限性，其(qi)难以满(man)足齿轮(lun)技术要求。对热处理后的硬齿面进行磨削，进而采(cai)用珩齿的方法提高(gao)质量，加工成本较高。但是，采用强力珩(hang)齿直接对硬齿面加工(gong)，是高(gao)精度齿轮加工的高效方法。强力珩齿技术可以使(shi)齿轮精度达(da)到it5级以(yi)上(shang)，当制造成本与传统工艺接近的条件下，可以获得更高的加工精度、表面质量和加工效率，展现出良(liang)好的经济效益。
强(qiang)力(li)珩齿的齿(chi)形齿向修(xiu)正量可以大于0.05 mm，可以修(xiu)正(zheng)热(re)处理变形和微缺陷，表面粗糙度可(ke)以达到(dao)ra0.2μm以下，加工(gong)过程如(ru)下图4所示。热处理后采用强力珩齿的工艺(yi)，可以减少(shao)磨齿导致的表面磨纹，避免变速器(qi)齿轮(lun)啮(nie)合过(guo)程中产生的谐振和噪声；齿面具有较大的残余压应力，显著(zhu)增(zeng)大了(le)齿轮强度、耐磨性及抗点蚀性能；强力珩齿过(guo)程中刀具相对齿面(mian)滑动同时去除工(gong)件材料，切削(xue)速度较低，避免了磨齿过程中高速磨削产生(sheng)的齿面烧伤(shang)；相对于磨(mo)齿，珩齿能对带台肩(jian)的齿轮进行(xing)加工；虽然精度略低(di)于磨齿加工，但强力珩(hang)齿成本和综(zong)合效率(lv)明显(xian)优于(yu)磨齿工艺。珩齿(chi)成本大(da)约为剃齿的50%和磨齿的20%。因此，在汽车(che)变速器(qi)高精度齿轮(lun)加工中应用(yong)强力珩齿工艺具有很大的优势，并提高变速(su)器运行(xing)可靠性和稳定性，延长大修周期，减少汽车nvh问题。汽车变速器高精度齿轮(lun)加(jia)工工艺路线可以简化为滚→剃→珩，甚至可以(yi)在滚齿后直接进行强(qiang)力珩齿。此技术也(ye)是依赖于数控(kong)机床和cbn超硬材料砂轮的(de)应用。
（4.强力珩齿过程）
结(jie)论(lun)
典型的“切齿→剃齿(chi)→渗碳淬火→磨齿(chi)”的齿轮加工工艺已(yi)经无法满足(zu)汽车工业的(de)需求，需要进一步开发(fa)新的加工技术和工(gong)艺。可以将传统(tong)加工工艺与硬齿面加工技术和强力(li)珩齿技术融合，在缩减加工成本(ben)和提高加工效率的前提下加工出高精度和高质量的传动齿轮。
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