【摘要】筆者通過對(duì)國(guó)內(nèi)外齒輪加工現(xiàn)狀的分析，通過多年來齒輪加工的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)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(shí)現(xiàn)修形珩齒新工藝，做了大量的工藝實(shí)驗(yàn)，并取得了顯著的成績(jī)。
1問題的提出
1.1國(guó)外齒輪加工的現(xiàn)狀
降低汽車變速器中齒輪傳動(dòng)噪音，一直是汽車變速器行業(yè)的主攻對(duì)象。世界上大多數(shù)國(guó)家，特別是發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)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(jì)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(dòng)噪音降低很多。上世紀(jì)八十年代以來，國(guó)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(guó)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(shí)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(huì)導(dǎo)致高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)諧振的產(chǎn)生，齒輪傳動(dòng)噪音得到了很大程度的降低。同時(shí)珩齒時(shí)的擠壓和震動(dòng)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(guó)外著名的汽車變速器行業(yè)，正在實(shí)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(guó)KAPP、日本三菱公司都有強(qiáng)力絎齒機(jī)生產(chǎn)。但是，價(jià)格相當(dāng)昂貴，每臺(tái)價(jià)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(guó)內(nèi)齒輪加工的現(xiàn)狀和我公司齒輪加工的現(xiàn)狀
國(guó)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(jià)格昂貴，進(jìn)口格里森磨齒機(jī)每臺(tái)價(jià)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(zhǎng)，他們的珩齒工藝采用的機(jī)床是國(guó)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(duì)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(gè)珩輪進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，對(duì)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(huì)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(duì)于我公司引進(jìn)美國(guó)EATON公司的齒形K曲線修正不了。鑒于以上原因此項(xiàng)實(shí)驗(yàn)只好停止。
1996年我公司對(duì)引進(jìn)美國(guó)EATON公司細(xì)齒變速箱（RT11609A）批量生產(chǎn)時(shí)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�，F(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(diǎn)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(huì)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(guó)外絎齒機(jī)價(jià)格相當(dāng)昂貴，要走滾、剃、珩工藝的路子勢(shì)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(guó)產(chǎn)剃齒機(jī)上珩齒。在國(guó)產(chǎn)剃齒機(jī)上，修形珩齒工藝的難點(diǎn)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(shí)驗(yàn)，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?cè)O(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(cuò)。使用設(shè)備是我公司齒一車間一臺(tái)Y4232C剃齒機(jī)，珩輪轉(zhuǎn)速270轉(zhuǎn)/分，珩量跨棒距方向?yàn)?.10 mm采用對(duì)角珩齒法，珩齒時(shí)間1分鐘。這次對(duì)SH15953齒輪520件（齒形、齒向不合格產(chǎn)品）進(jìn)行珩齒，經(jīng)檢測(cè)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(cè)報(bào)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(tái)YK4232CNC數(shù)控剃齒機(jī)對(duì)16757零件進(jìn)行珩齒，共珩零件480件，經(jīng)檢測(cè)，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(cè)報(bào)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(tái)YW4232C剃齒機(jī)上進(jìn)行珩齒。珩前此批零件經(jīng)檢測(cè)單齒周節(jié)誤差和周節(jié)累計(jì)誤差超差，珩后單齒周節(jié)誤差和周節(jié)累計(jì)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(jì)誤差修正情況珩前、珩后檢測(cè)報(bào)告（略）。
2.2新的修形珩齒工藝與其它珩齒工藝的對(duì)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(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：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(huì)打齒。而此珩輪不存在打齒問題。2）由以上實(shí)驗(yàn)可以看出此珩輪對(duì)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(zhǎng)，東安珩輪在東安動(dòng)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(xiàng)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(xiàng)工藝的市場(chǎng)前景
由于此修形珩齒工藝是一項(xiàng)既省錢，又能解決齒面的熱處理變形問題的新項(xiàng)目。所以，我認(rèn)為有推廣的必要。
此項(xiàng)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(shí)間只需1分鐘。所用機(jī)床是國(guó)產(chǎn)剃齒機(jī)，或國(guó)外的同步剃齒機(jī)，效果更佳價(jià)格。但是，齒輪的精度卻能提高一個(gè)精度等級(jí)，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(huì)延長(zhǎng)。變速箱的高速運(yùn)轉(zhuǎn)齒輪若全部珩齒，變速箱的噪音會(huì)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(huì)對(duì)我公司的齒輪產(chǎn)品帶來一個(gè)大的進(jìn)步，我們的產(chǎn)品會(huì)更加具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。
