【摘要】筆者通過對國內(nèi)外齒輪加工現(xiàn)狀的分析，通過多年來齒輪加工的實踐經(jīng)驗總結(jié)，提出了園柱齒輪齒部加工熱后修形珩齒新工藝，為了比較經(jīng)濟(jì)地實現(xiàn)修形珩齒新工藝，做了大量的工藝實驗，并取得了顯著的成績。
1問題的提出
1.1國外齒輪加工的現(xiàn)狀
降低汽車變速器中齒輪傳動噪音，一直是汽車變速器行業(yè)的主攻對象。世界上大多數(shù)國家，特別是發(fā)達(dá)國家對汽車變速器規(guī)定了嚴(yán)格的噪音標(biāo)準(zhǔn)。為了降低噪音，汽車齒輪行業(yè)，從設(shè)計和制造兩方面作了大量的工作。其中在制造方面，齒輪加工工藝的不斷改進(jìn)和制造精度的不斷提高，使變速器齒輪傳動噪音降低很多。上世紀(jì)八十年代以來，國外好多汽車齒輪行業(yè)，將原有的滾、剃工藝和滾、磨（展成法磨齒）工藝，逐步用滾、剃、高效磨（或者珩）工藝代替，我們最熟悉的美國EATON公司，在上世紀(jì)八十年代就成功地研制出了細(xì)齒變速箱，并且在片齒輪加工上，采用了滾、剃、珩工藝。上世紀(jì)八十年代、九十年代，熱后磨齒工藝比較盛行。但在變速器的使用過程中，人們發(fā)現(xiàn)，熱后高效磨齒工藝，產(chǎn)生的磨紋與齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)軸線平行，平行波紋產(chǎn)生諧振，在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時降低噪音并不明顯。然而，熱后珩齒工藝產(chǎn)生的細(xì)微珩紋與齒輪的運(yùn)轉(zhuǎn)軸線不平行，呈斜紋狀態(tài)存在。這樣，就不會導(dǎo)致高速運(yùn)轉(zhuǎn)時諧振的產(chǎn)生，齒輪傳動噪音得到了很大程度的降低。同時珩齒時的擠壓和震動作用可以減少齒面熱處理的殘余應(yīng)力，增強(qiáng)齒面壓應(yīng)力，提高齒輪的使用壽命。所以，國外著名的汽車變速器行業(yè)，正在實施滾、剃、珩工藝，或者滾、珩工藝。世界上著名的汽車齒輪加工機(jī)床生產(chǎn)廠商，例如格里森、德國KAPP、日本三菱公司都有強(qiáng)力絎齒機(jī)生產(chǎn)。但是，價格相當(dāng)昂貴，每臺價格大約在人民幣500～600萬元之間。而且加工各種零件相配的珩輪和珩輪修整器也相當(dāng)昂貴。
1.2國內(nèi)齒輪加工的現(xiàn)狀和我公司齒輪加工的現(xiàn)狀
國內(nèi)好多齒輪生產(chǎn)廠家，在上世紀(jì)九十年代開始采用滾、剃、磨工藝。但是，由于高效磨齒機(jī)價格昂貴，進(jìn)口格里森磨齒機(jī)每臺價格大約在人民幣700～800萬元之間，磨齒成本高，多數(shù)廠家只是在高速運(yùn)轉(zhuǎn)齒上采用此工藝，大多數(shù)齒輪仍采用滾、剃工藝。上世紀(jì)九十年代就有廠家開始采用滾、剃、珩工藝，生產(chǎn)的微型車變速器以噪音低，壽命長，他們的珩齒工藝采用的機(jī)床是國內(nèi)生產(chǎn)的YW4232剃齒機(jī)（主軸電機(jī)經(jīng)過改造），珩輪是自己制造的環(huán)氧樹脂砂輪，珩輪幾何形狀跟剃刀的形狀一樣，珩削方法也與剃齒方法一樣，只不過剃齒是在熱前加工而珩齒是在熱后加工。
1995年筆者曾經(jīng)到某廠考察過，對他們的珩齒工藝進(jìn)行了詳細(xì)的調(diào)查。后來在有關(guān)領(lǐng)導(dǎo)支持下，引進(jìn)了他們幾個珩輪進(jìn)行實驗，對我公司的產(chǎn)品試珩，齒面粗糙度很好，但總體來講，使用他們的珩輪效果不太理想。首先，我公司齒輪模數(shù)大，珩削力大，此環(huán)氧樹脂砂輪強(qiáng)度不夠，會發(fā)生打齒現(xiàn)象。其次，環(huán)氧樹脂砂輪脫粒很快（此珩輪每只珩輪也只能珩150件工件），對于我公司引進(jìn)美國EATON公司的齒形K曲線修正不了。鑒于以上原因此項實驗只好停止。
1996年我公司對引進(jìn)美國EATON公司細(xì)齒變速箱（RT11609A）批量生產(chǎn)時基本上采用了EATON公司的滾、剃、珩工藝，但此工藝與現(xiàn)在EATON公司采用的滾、剃、珩工藝遠(yuǎn)不能比。現(xiàn)在EATON公司采用的滾、剃、珩工藝，珩齒是采用的格里森公司制造的強(qiáng)力內(nèi)珩齒機(jī)（全數(shù)控），效率高，而且可以修正齒形，齒部精度高。而我公司現(xiàn)在在細(xì)齒生產(chǎn)上采用的珩齒工藝，是在日本三菱公司上世紀(jì)八十年代制造的KGH-301蝸桿珩齒機(jī)（蝸桿珩齒與滾齒原理一樣，珩齒齒形不能修形）上進(jìn)行的，蝸桿砂輪屬于環(huán)氧樹脂砂輪，脫粒很快，只能起到去毛刺，增加齒面光潔度的作用。但就這一點作用也使細(xì)齒變速箱躁音大大降低。
我公司目前粗齒變速箱的齒輪加工采用的是滾、剃工藝。由于滾、剃工藝熱后齒面不加工，所以齒面的殘留毛刺和磕碰，會增加變速箱的噪音。為了減輕變速箱的噪音，現(xiàn)行工藝在熱后專門增加了一道工序：在綜合檢查儀上檢查齒面毛刺，并用手工去毛刺。至于齒面熱處理變形問題一直是滾、剃工藝解決不了的難題。
1.3新的修形珩齒工藝可以解決齒面熱處理變形問題
要徹底解決齒面熱處理變形問題，必須走滾、剃、珩工藝的路子。但是，國外絎齒機(jī)價格相當(dāng)昂貴，要走滾、剃、珩工藝的路子勢必增加生產(chǎn)成本，這是我們目前做不到的。那么，有沒有一種既省錢、又能解決齒面熱處理變形問題的加工方法呢？有。那就是新的修形珩齒工藝。
2新的修形珩齒工藝
2.1新的修形珩齒工藝的原理和方法
此方法是，采用立方碳化硼珩輪在國產(chǎn)剃齒機(jī)上珩齒。在國產(chǎn)剃齒機(jī)上，修形珩齒工藝的難點是要具有脫粒少，且耐高溫的珩輪。我和原寶雞金剛石加工廠孔鳳鳴工程師經(jīng)過八年反復(fù)實驗，成功地研制出立方碳化硼珩輪。它是以廢舊剃齒刀為基體，在涂鍍設(shè)備上加工出立方碳化硼珩輪。此立方碳化硼珩輪可以在一般的剃齒機(jī)（如YKA4232B）和外珩齒機(jī)上珩出合格的齒輪。珩后的齒形、齒向修正量可達(dá)到0.01～0.02mm。齒輪的熱處理變形可以大部分修正過來，齒面粗糙度可達(dá)到Ra0.8以上。目前，一把珩輪可以加工400件左右齒輪，用完后可以反復(fù)涂鍍立方碳化硼砂粒。
2003年，我們給出口件SH15953制作出兩把珩輪，經(jīng)過兩次試珩效果不錯。使用設(shè)備是我公司齒一車間一臺Y4232C剃齒機(jī)，珩輪轉(zhuǎn)速270轉(zhuǎn)/分，珩量跨棒距方向為0.10 mm采用對角珩齒法，珩齒時間1分鐘。這次對SH15953齒輪520件（齒形、齒向不合格產(chǎn)品）進(jìn)行珩齒，經(jīng)檢測全部符合出口件SH15953熱后齒形、齒向框圖要求。齒形、齒向修正情況見珩前、珩后檢測報告（略）。
2004年六月下旬，我們給16757（倒擋中間齒輪）制作出1把珩輪，為了不耽誤生產(chǎn)，我們用齒三車間的一臺YK4232CNC數(shù)控剃齒機(jī)對16757零件進(jìn)行珩齒，共珩零件480件，經(jīng)檢測，熱后齒向修正很理想，齒形修正一般。齒形、齒向修正情況見珩前、珩后檢測報告。
2004年8月，我們給19549（中間軸）制作出2把珩輪。在齒一車間的一臺YW4232C剃齒機(jī)上進(jìn)行珩齒。珩前此批零件經(jīng)檢測單齒周節(jié)誤差和周節(jié)累計誤差超差，珩后單齒周節(jié)誤差和周節(jié)累計誤差修正很理想，齒形修正一般。單齒周節(jié)誤差和周節(jié)累計誤差修正情況珩前、珩后檢測報告（略）。
2.2新的修形珩齒工藝與其它珩齒工藝的對比
此修形珩齒工藝與環(huán)氧樹脂砂輪珩齒工藝相比有以下幾點優(yōu)點：1）鋼性好。前面已經(jīng)提到環(huán)氧樹脂珩輪強(qiáng)度不夠，珩不了幾件工件就會打齒。而此珩輪不存在打齒問題。2）由以上實驗可以看出此珩輪對齒輪的熱處理變形可以大部分修正過來，齒面粗糙度可達(dá)到Ra0.8以上。而環(huán)氧樹脂珩輪只能起到拋光去毛刺作用。3）立方碳化硼珩輪比環(huán)氧樹脂珩輪壽命長，東安珩輪在東安動力齒輪箱廠每只珩輪只能珩150件工件而立方碳化硼珩輪每只珩輪可以珩400件以上工件。4）立方碳化硼珩輪加工費(fèi)用低，此項珩齒工藝加工一只齒輪只需花0.2～0.3元珩輪費(fèi)。
3此項工藝的市場前景
由于此修形珩齒工藝是一項既省錢，又能解決齒面的熱處理變形問題的新項目。所以，我認(rèn)為有推廣的必要。
此項珩齒工藝加工一只齒輪只需花0.2～0.3元刀具費(fèi)，（根據(jù)格里森公司制造的強(qiáng)力內(nèi)珩齒機(jī)的刀具費(fèi)用介紹加工一件齒輪需＄：0.193元合￥:1.58元）工作時間只需1分鐘。所用機(jī)床是國產(chǎn)剃齒機(jī)，或國外的同步剃齒機(jī)，效果更佳價格。但是，齒輪的精度卻能提高一個精度等級，齒面粗糙度可達(dá)到Ra0.8以上，珩齒后的齒輪使用壽命也會延長。變速箱的高速運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪若全部珩齒，變速箱的噪音會明顯降低。
我相信經(jīng)過我們不懈地努力，新的修形珩齒新工藝，必定會對我公司的齒輪產(chǎn)品帶來一個大的進(jìn)步，我們的產(chǎn)品會更加具有市場競爭力。
