汽车齿轮加工的新技术和发展动向15339.docx
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1、汽车齿轮加工的新技术和发展动向 庄中 北京齿轮总厂当前国内外外汽车齿齿轮的制制造工艺艺还是以以切削加加工为主主,以变变速器圆圆柱齿轮轮为例,主主要仍是是采用传传统的滚滚、插、剃剃齿工艺艺;在过过去国内内曾介绍绍的,如如美国GGleaasonn公司开开发的GG-TRRAC轨轨道式切切齿机、美美国Siipcoo公司开开发的双双刀盘高高效切齿齿法(TTanggearr)、圆圆柱齿轮轮外齿拉拉削法(PPot Brooachhingg)、美美国Miichiigann Toool公公司开发发的多刀刀头插齿齿法(SSheaar-SSpeeed SShappingg)以及及德国CCarll-Huurth公公司
2、和日日本三菱菱重工先先后开发发的热后后硬齿面面精加工工(Haard Geaar FFiniishiing)等等加工工工艺至今今并没有有得到推推广应用用。而近近来随着着汽车工工业中高高速和重重型汽车车的发展展,特别别是对汽汽车齿轮轮降低噪噪声要求求的不断断提高,磨磨齿和珩珩齿作为为齿轮热热后精加加工工艺艺的应用用正日益益增多,为为此当今今变速器器圆柱齿齿轮采 用的的加工工工艺可归归纳如下下:下面想就国国外汽车车齿轮加加工技术术的新发发展做一一介绍,从从中也可可看出和和国内的的差距。一、齿轮加加工的干干切技术术 在齿轮切削削加工中中长期以以来一直直使用着着切削油油,它不不仅造成成工厂作作业环境境的
3、污染染,同时时也会危危及操作作者的健健康;另另外切削削油的使使用而发发生的相相关费用用,如:废油处处理费、切切削油费费、油雾雾分离器器和切削削油循环环系统的的耗电费费等等也也会增加加制造成成本,在在一些国国家有关关切削油油处理的的费用甚甚至达到到了加工工总费用用的155%330%。为为此,对对环保要要求越来来越严的的欧、美美、日等等国的一一些齿轮轮机床生生产厂大大力主张张推进无无切削油油的干切切技术。为为了实现现真正的的干切削削,首先先要研制制开发出出用于干干切技术术的刀具具和机床床。用于于干切技技术的刀刀具要能能够保持持稳定的的寿命,相相应的机机床要能能够将高高温的切切屑迅速速排出。在在齿轮
4、加加工领域域随着机机床设计计技术的的提高以以及刀具具材料和和镀层技技术的飞飞速发展展,当今今国外齿齿轮干切切技术已已经得到到了快速速的发展展并收到到了较好好的社会会效益。1. 滚齿干切技技术日本于200世纪770年代代初开发发出了用用硬质合合金滚刀刀生产圆圆柱齿轮轮的干切切技术并并投放市市场,如如三菱重重工和 Kasshiffujii公司 分别生生产的硬硬质合金金滚齿机机。我国国在200世纪880年代代初由成成都工具具研究所所、北京京齿轮总总厂、重重庆机床床厂和上上海材料料研究所所等单位位共同承承担了开开发硬质质合金滚滚刀高速速滚齿这这一课题题,成功功应用硬硬质合金金滚刀的的干切技技术来加加工
5、北齿齿生产的的2122变速器器中m=3.1175的的一倒档档齿轮,为为此获得得了当时时一机部部的科技技成果奖奖,但因因多种原原因未能能坚持,目目前该项项技术还还只是应应用在变变速箱同同步器齿齿毂这种种小模数数、短齿齿的产品品生产加加工中,在在国内尚尚没有普普遍推广广应用。即即使在最最先推出出该项技技术的日日本也没没有能得得到普及及,硬质质合金滚滚刀易产产生崩刃刃从而影影响刀具具的使用用寿命是是其在实实际生产产中没有有能够普普及应用用的主要要原因。为了解决硬硬质合金金滚刀崩崩刃的问问题,近近年来欧欧、美、日日的一些些著名齿齿轮机床床生产厂厂家如日日本三菱菱重工和和Kasshiffujii 公司司
6、,美国国Gleeasoon-PPfauuterr公司,德德国Liiebhherrr公司,意大利利SU公公司等均均相继开开发出了了用高速速钢滚刀刀进行干干切滚齿齿的技术术,生产产出适用用于干切切技术的的机床和和刀具投投放市场场并取得得了较好好的效果果。干切削滚滚齿用的的滚刀和和切削比比较日本三菱重重工开发发的干切切滚刀是是在提高高耐磨性性的特殊殊高速钢钢材料(牌牌号为MMACHH7)上上进行耐耐热、耐耐磨的特特殊镀层层(TiiAlN)处处理,被被称为“超级干干切滚刀刀”(Suuperr-drry HHob),在进行切削工件为:m=2.05,z=49 ,=21.5,b=40, 材料SCM415 ,
7、 170HB;滚刀为De=75,3头,槽数16 , 切削速度v=200米/分, 走刀量S=2.4毫米/转,同旋向顺铣之干切和湿切(TiN涂层,V=100米/分)的比较结果显示:干切比湿切可提高加工效率2倍,刀具寿命可提高5倍,同时由于没有使用切削油,干切的生产成本可降低40%之多。干切滚齿齿加工机机床日本三菱重重工开发发出的专专用于干干切技术术的GEE系列滚滚齿机,在在机床切切屑落下下的位置置配置有有切屑输输送器,同同时利用用压缩空空气来将将高温的的切屑几几乎和床床身没有有接触就就被迅速速排出了了,这样样就可以以抑制由由于热切切屑而引引起滚齿齿机的热热变形。为为此,有有的滚齿齿机就设设计成卧卧
8、式布局局,这样样更方便便于切屑屑的下落落和排出出,如三三菱重工工的GNN系列滚滚齿机。有有的公司司更是推推出了干干、湿两两种切削削方式均均可应用用的滚齿齿机,如如日本KKashhifuuji 公司生生产的KKN、KKE、KKS等系系列滚齿齿机。2. 插齿干切技技术除滚齿外,国国外也开开发了插插齿干切切技术,如如日本三三菱重工工、唐泽泽铁工均均开发出出干切技技术专用用于插齿齿机。日日本三菱菱重工生生产的SSE255A插齿齿机,使使用高速速钢干切切插齿刀刀,粗插插切削速速度可比比湿插提提高1.522倍,加加工效率率提高11.31.55倍,刀刀具寿命命可提高高355倍,该该插齿机机在设计计上除考考虑
9、机床床的刚性性和排屑屑外,还还采用平平衡轴来来降低高高速插齿齿时的振振动和噪噪声。3. 螺旋锥齿轮轮的干切切技术在世界上生生产螺旋旋锥齿轮轮和准双双曲面齿齿轮机床床占主导导地位的的美国GGleaasonn公司近近年来开开发出采采用硬质质合金刀刀具强力力干切锥锥齿轮的的加工技技术(GGleaasonn Poowerr-drry-ccutttingg)受到到了世人人的关注注,并取取得了较较好的经经济效益益。 强力干干切用的的螺旋锥锥齿轮铣铣齿机 Gleeasoon公司司的六轴轴全CNNC控制制Phooeniix CCNC准准双曲面面齿轮铣铣齿机采采用特殊殊高速主主轴,刀刀盘主轴轴最高转转速可达达2
10、0000r/minn,这在在以往传传统的摇摇台式切切齿机上上是不可可能实现现的。同同时由于于取消了了复杂的的齿轮传传动链等等传动机机构,保保证了平平衡的刀刀轴运动动以避免免高速切切削时主主轴升温温。Glleasson公公司根据据空气动动力学原原理,在在机床加加工区内内装有自自己独创创的切屑屑排出装装置,即即将刀轴轴头和加加工区围围在一切切屑排除除容器内内,利用用2个高高压空气气喷嘴将将切屑吹吹向机床床后部的的挡板处处,使其其远离刀刀具和工工件,加加工中产产生的热热约有880%随随着切屑屑一起排排出机外外,切屑屑排除容容器的正正面可在在横向很很方便地地回转,这这样便于于更换刀刀具。 强力干干切用
11、的的刀具 Gleeasoon强力力干切法法采用GGleaasonn公司最最新开发发的PEENTAAC刀具具,即整整体式棒棒状硬质质合金刀刀头。硬硬质合金金刀头在在Gleeasoon公司司的3000CGG刀盘磨磨床上用用塗有金金刚石的的砂轮进进行刃磨磨,刀头头用的硬硬质合金金材质为为瑞典SSanddvikk公司的的H100F,相相当于IISO标标准的“K”牌号。刀刀头切削削面上进进行TiiAlNN镀层。 强力干干切的经经济性比比较Gleasson公公司在PPhoeenixx 4550HCC切齿机机上进行行了两种种切削方方式的比比较,结结果表明明强力干干切法比比原来的的切削方方式显示示出较好好的效
12、益益,如切切削相同同齿轮,原来每每切一个个齿轮需需消耗1119.85KKW.mmin电电力,而而强力干干切削只只需300.755KW.minn,相当当于用原原来电力力的1/4就可可以加工工出,而而在相同同的切削削条件下下加工大大、小轮轮,强力力干切法法和原来来加工方方法相比比,其加加工时间间分别为为原来的的1/22和1/3。虽虽然强力力干切法法使用镀镀层硬质质合金刀刀头的成成本增加加了,但但由于提提高了刀刀头的寿寿命,减减少了刃刃磨的次次数以及及节省了了与切削削油相关关的费用用,特别别是由于于提高了了生产效效率而降降低成本本,所以以总的来来讲还是是提高了了经济效效益,一一般可降降低齿轮轮的总成
13、成本约228%左左右。由于干切技技术必将将是今后后发展的的趋势,随随着国内内对环境境污染的的要求也也会愈来来愈严以以及干切切技术显显示的优优越性,该该项技术术也引起起国内不不少齿轮轮生产厂厂家的兴兴趣,为为此也引引进了该该项技术术,如为为韩国现现代汽车车独家配配套变速速器的北北京Moobiss公司在在20007年初初投产的的二期工工厂中就就全部引引进了美美国Glleasson-Pfaauteer公司司和德国国Lieebherrr公司的的干切滚滚齿机进进行滚齿齿加工;又如浙浙江中马马和保定定长城变变速器厂厂也分别别引进了了日本KKashhifuuji 公司的的多台干干切或干干湿式两两用滚齿齿机。
14、在在20007年44月北京京国际机机床展览览会上南南昌齿轮轮厂购买买了Glleasson公公司Phhoennix凤凤凰第二二代2775HCC干切和和湿切两两用的锥锥齿轮铣铣齿机,据据称株洲洲汽车齿齿轮厂也也正在引引进中。目目前国内内也有不不少单位位对该“绿色制制造”的干切切滚齿技技术进行行开发研研究,如如重庆大大学等单单位进行行的滚齿齿机干切切适应性性技术的的研究,重重庆机床床厂开发发的YKK31660干切切滚齿机机等,但但国内在在干切切切齿技术术的开发发应用方方面与国国际水平平相比还还存在着着明显的的差距。二、无斜齿齿导套的的斜齿插插齿机 插齿机在在加工直直齿或斜斜齿轮时时均通过过导套来来完
15、成切切削运动动,在插插斜齿轮轮时要用用螺旋导导套。插插斜齿轮轮要求插插齿刀的的螺旋角角和工件件螺旋角角相等,而而螺旋导导套的导导程和插插齿刀的的导程要要求相等等,通常常在加工工一种斜斜齿轮时时就要求求用一种种螺旋导导套,加加工不同同斜齿轮轮时就要要更换不不同的导导套。但但由于导导套一是是制造复复杂、制制造周期期长,二二是更换换导套也也比较麻麻烦,所所以在新新产品开开发时,插插斜齿就就成为开开发新产产品的制制约瓶颈颈口,为为此一种种方法是是将插斜斜齿的齿齿轮在结结构允许许下改成成两体,如如我厂在在五十铃铃MSBB中间轴轴加工时时就采用用此办法法,另一一种方法法是在已已有导套套的前提提下更改改工件
16、螺螺旋角等等参数来来凑导套套的导程程,如我我厂12252分分动器内内齿圈设设计时就就用此办办法,但但这两种种方法都都有其局局限性,所所以多年年来人们们一直期期望能开开发出不不用斜齿齿导套就就能插斜斜齿轮的的插齿机机床。21世纪初初日本三三菱重工工在世界界上首先先开发出出了不用用螺旋导导套的用用CNCC控制,即即用伺服服电机(称称为电子子导轨)来来实现插插斜齿齿齿轮的SST系列列插齿机机,它可可以说是是一划时时代的产产品,最最方便于于新产品品的开发发和小批批量多品品种插斜斜齿齿轮轮,其优优点是不不言而喻喻。目前前还有美美国Glleasson-Pfaauteer公司司生产的的GP系系列不用用螺旋导
17、导套的插插齿机,所所以至今今还只有有这两家家公司推推出这种种插齿机机。国内内现有北北京Moobiss公司、杭杭维克公公司引进进了美国国Gleeasoon-PPfauuterr公司生生产的这这种插齿齿机,据据说南昌昌齿轮厂厂、奇瑞瑞变速器器厂和上上汽齿则则购买了了日本三三菱重工工的无斜斜齿导套套插齿机机。而对对国内插插齿机生生产厂家家来说,该该项技术术还属于于是一空空白。三、同步式式剃齿机机剃齿是齿轮轮精加工工的一种种方法,剃剃削时由由剃齿刀刀带动工工件旋转转,两者者之间是是没有传传动链,利利用剃齿齿刀和工工件无侧侧向间隙隙的螺旋旋齿轮副副啮合,两两者在接接触点的的速度方方向不一一致使被被加工齿
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