在齒輪行業(yè)高精度制造升級的趨勢下以及新能源汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的大背景下，“高精齒輪制造技術(shù)發(fā)展研討會” 在寶雞召開。近二百余位與會嘉賓共同探討了齒輪加工中的齒輪修形設(shè)計加工、切削過程的穩(wěn)定性、熱效應(yīng)的控制等相關(guān)議題，與會專家就高精齒輪制造帶來的新挑戰(zhàn)作了精彩的技術(shù)報告。

高精齒輪制造需要新設(shè)計新工藝

高精齒輪制造必須設(shè)計合理的修形，以控制噪音。西安交通大學(xué)教授、秦川機(jī)床工具集團(tuán)股份公司技術(shù)總顧問毛世民在談及齒輪修形方面歸納了3個主要原因：

1、傳動系統(tǒng)以及齒輪本身在工作載荷作用下的彈性變形，如齒輪支承變形導(dǎo)致的錯位、齒變形、嚙合剛度無規(guī)律變化；

2、高速齒輪傳動系統(tǒng)熱變形及離心力引起的變形，如齒寬方向的溫度分布不均、離心力導(dǎo)致的壓力角變化；

3、制造裝配精度。此外毛教授通過例舉齒輪在實(shí)際應(yīng)用中各種失效形式及電動車減速器齒輪修行的實(shí)例，形象的闡述了齒輪修行在齒輪設(shè)計中參數(shù)的優(yōu)選、合理的傳動布局、齒頂?shù)菇呛妄X端倒棱的規(guī)范設(shè)計等。

“齒輪的關(guān)鍵技術(shù)是涉及設(shè)計、制造、熱處理、原材料等方方面面的一個系統(tǒng)工程。需要設(shè)計、工藝等多部門的緊密配合，根據(jù)實(shí)際需求制定合適的流程、標(biāo)準(zhǔn)�！狈ㄊ刻丶瘓F(tuán)公司副總工程師孫峰講道。孫峰分享了法士特變速箱齒輪在設(shè)計中的一些特殊細(xì)節(jié)，如采用非標(biāo)的小壓力角、小模數(shù)、大齒頂高的細(xì)高齒設(shè)計法可以實(shí)現(xiàn)三齒、兩齒交替嚙合代替?zhèn)鹘y(tǒng)的單齒、雙齒交替嚙合；采用曲率半徑更大的單圓弧齒根設(shè)計，不僅有利于抑制滲碳淬火的裂紋擴(kuò)展，更提高齒輪的抗彎強(qiáng)度；法士特特定的‘齒形K修行’設(shè)計，可有效增強(qiáng)抗點(diǎn)蝕能力，降低嚙合沖擊。在齒輪的加工工藝方面，孫峰總工程師與參會代表共同分享了法士特集團(tuán)現(xiàn)采用的先進(jìn)加工工藝方法如：高速干式切削、精密磨削、強(qiáng)力滾插、強(qiáng)力珩齒以及法士特正在研究的平衡剃齒加工技術(shù)等。

航空領(lǐng)域的齒輪零件由于其高可靠性、長壽命的特點(diǎn)，精度要求之高，使其在生產(chǎn)制造中必須以質(zhì)量*，效率成本次之。中國航發(fā)西安動力控制科技有限公司研究員級*工程師杜改梅以航空發(fā)動機(jī)中油泵齒輪為例，介紹了超硬齒面齒輪的加工制造的工藝。近年隨著國產(chǎn)航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展，設(shè)計對油泵齒輪提出了更高、更嚴(yán)格的要求，以及新材料的應(yīng)用，與之相適應(yīng)的加工工藝需要及時開發(fā)與驗(yàn)證。同時對刀具、夾具、設(shè)備等要求相應(yīng)提高，所以不論是齒輪制造企業(yè)還是齒輪制造裝備提供商，可謂機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存。

高效裝備助力高精齒輪加工

隨著國內(nèi)齒輪制造的升級，對夾具的要求越來越高，新型齒輪夾具也在不斷的應(yīng)用在生產(chǎn)制造中。本次會議西安東龍精密工具有限公司王春林總經(jīng)理介紹到，東龍公司產(chǎn)品可滿足自動化生產(chǎn)中夾具的快速換產(chǎn)；0.003μm的夾持精度可保證被加工齒輪的高精度；在小批量、多品種生產(chǎn)企業(yè)中針對工件定制的具有有柔性化、模塊化成組夾具，以此來降低企業(yè)生產(chǎn)成本；并且其公司專利產(chǎn)品硫化橡膠漲套實(shí)現(xiàn)進(jìn)口夾具國產(chǎn)化。

低成本是一個企業(yè)在行業(yè)內(nèi)的競爭優(yōu)勢，所以，在保證質(zhì)量的前提下，低成本是每個企業(yè)都在追求的目標(biāo)。在全球切削刀具制造商一直都在努力尋求降低成本的有效方法，來自伊斯卡刀具公司的周浩磊經(jīng)理介紹了伊斯卡通過大量的實(shí)驗(yàn)研究和數(shù)據(jù)分析，采取通過改進(jìn)切削刀具的構(gòu)架來降低單件成本。伊斯卡設(shè)計的立裝夾持可轉(zhuǎn)位銑刀片實(shí)現(xiàn)更高效、更經(jīng)濟(jì)、更高生產(chǎn)率的齒輪銑削加工。其可轉(zhuǎn)位銑刀片多個切削刃有效利用可大大降低單件加工成本。

高精齒輪對齒面質(zhì)量提出更高要求

高精齒輪傳動的發(fā)展趨勢是輕量化、低噪聲、更高傳遞功率的效率。這種情況下就需要對齒輪熱處理要有嚴(yán)格的變形控制措施，磨削等冷加工更需要采取必要的手段控制其變形。

“齒輪滲碳淬火件的自然失效變形現(xiàn)象（這對高精度保存較久再服役的齒輪很重要）”重慶義揚(yáng)機(jī)電設(shè)備有限公司失效分析專家李志義談到，“自然失效變形現(xiàn)象主要原因如下：1、自然失效過程中氫的逸出，應(yīng)力的松弛；2、齒輪磨削或者線切割引起的應(yīng)力誘導(dǎo)殘余奧氏體相變]，以及去應(yīng)力回火不足，而引起延遲應(yīng)力松弛；3、自然失效過程中應(yīng)力的松弛擇放，有可能引起非常少量的殘余奧氏體相變。解決方法：對校正、磨削、線切割等加工應(yīng)即時去應(yīng)力回火；采用制造量具的措施增加深冷處理。深冷處理后也需即時回火，一般講殘余奧氏體量控制在3%左右為宜�！�81歲高齡的他與大家分享了多年失效分析工作總結(jié)的經(jīng)驗(yàn)。

齒輪熱處理中的變形“大”與“小”決定這齒輪精加工的質(zhì)量。南京科潤工業(yè)介質(zhì)研究院*研發(fā)經(jīng)理李曉栓講道：“齒輪的熱處理變形控制是個“系統(tǒng)工程”問題，從技術(shù)角度考慮，涉及多學(xué)科；從生產(chǎn)角度考慮，涉及多工序。 影響變形的因素太多、太復(fù)雜�？茲欭X輪滲碳淬火產(chǎn)品KR498對于變形的控制可在0.03-0.04。齒輪淬火油品的合理選擇，能在一定程度上優(yōu)化齒輪件的變形控制，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量的提升。”

為了獲取更高的輪齒齒面質(zhì)量，通常情況下都進(jìn)行磨削加工�！褒X輪磨削過程中，由于齒輪齒面硬度大，砂輪在高速轉(zhuǎn)動下，切削液在高壓下沖擊到砂輪與齒輪齒面的磨削面上，極有可能產(chǎn)生氣泡，造成磨削面燒傷。好富頓針對不同的磨削工況研發(fā)出與不同配方的磨削油產(chǎn)品，滿足磨齒、滾齒等加工的冷卻與潤滑�！焙酶活D工業(yè)介質(zhì)（上海）有限公司技術(shù)經(jīng)理陳有頊介紹到。

另外，齒輪的殘余應(yīng)力問題也在此次會議中進(jìn)行了熱烈的討論。愛思特應(yīng)力技術(shù)有限公司技術(shù)經(jīng)理程時美說：“受各種制造工藝的作用和影響，齒輪零件發(fā)生了不均勻的塑性變形，外力作用和影響消失后，這些不均勻的彈性變形，讓齒輪等零件應(yīng)力達(dá)到平衡。與這些彈性變形對應(yīng)的就是內(nèi)應(yīng)力，宏觀上內(nèi)應(yīng)力在工程上被稱為殘余應(yīng)力。”對于殘余應(yīng)力在齒輪零件中不可避免的會存在，西安歐儀儀器有限公司經(jīng)理畢海濱也對此表示了肯定。各種工藝的作用和影響在零件上產(chǎn)生了不均勻的塑性變形，這是產(chǎn)生殘余應(yīng)力的根源。比如，焊接造成齒輪零件極端的不均勻溫度變化，必然產(chǎn)生殘余應(yīng)力。值得慶幸的是，雖然殘余應(yīng)力看不見摸不著，但是兩家企業(yè)都給出了檢測殘余應(yīng)力的解決方案，根據(jù)X射線衍射法生產(chǎn)的殘余應(yīng)力檢測儀器已經(jīng)成功應(yīng)用在生產(chǎn)制造中，西安歐儀儀器有限公司還介紹了磨削燒傷的檢測儀器。有個以上先進(jìn)的檢測儀器，對高精齒輪的齒面質(zhì)量起到保駕護(hù)航的作用。

先進(jìn)技術(shù)提升齒輪表面處理

齒輪設(shè)計按照ISO標(biāo)準(zhǔn)，其主要指標(biāo)便是彎曲疲勞強(qiáng)度。西安交通大學(xué)何家文教授以滲碳齒輪為對象對ISO標(biāo)準(zhǔn)中彎曲疲勞因素分為明確的量化規(guī)定、定性或半定量的提示等4類，指出彎曲疲勞各因素的分析對改進(jìn)工藝及失效分析更具有現(xiàn)實(shí)性，采用噴丸技術(shù)對齒輪齒面進(jìn)行處理，其殘余壓應(yīng)力及均勻化的正面作用，可使齒輪增強(qiáng)抗彎曲疲勞的實(shí)際抗力。對于齒輪齒面噴丸強(qiáng)化處理，昌宇應(yīng)力技術(shù)（上海）有限公司白濤博士補(bǔ)充到噴丸和接觸疲勞有相同的硬化機(jī)理，握“度”是成為利弊的關(guān)鍵。強(qiáng)化伴隨損傷：噴丸強(qiáng)度高，殘余壓應(yīng)力高，損傷大。低強(qiáng)度噴丸也難避免微裂紋，故要限制殘余壓應(yīng)力上限。消除、抑制黑色組織的影響、減少前期加工表面的分散性可控制噴丸強(qiáng)化的負(fù)作用。

齒輪等金屬零件銹蝕容易直接導(dǎo)致齒輪零件報廢，造成不可挽回的損失。采取一定的除銹處理，可以挽回?fù)p失。如何對銹蝕的齒輪零件進(jìn)行快速批量的除銹處理，又不破壞零件加工尺寸及其力學(xué)性能？這是許多廠家急于解決的問題。為此，上海斯瑞文特種油品科技有限公司銷售總監(jiān)陳安特意介紹了XA130中性除銹劑及配套的除銹技術(shù)。“XA130中性除銹劑與斯瑞文自主設(shè)計的超聲波除銹設(shè)備結(jié)合，能夠?qū)�齒輪等金屬零件除銹、清洗和防銹實(shí)現(xiàn)批量一體化作業(yè)。一般工況下2-5分鐘即可完成。XA130中性除銹劑具有優(yōu)異的滲透性，僅對一些金屬氧化物具有極強(qiáng)的吸附、溶解能力；具有很高的安全性，對人體、金屬零部件均無不良影響�！标惏驳慕榻B引起不少與會者的興趣。

高精齒輪制造離不開*的裝備供應(yīng)商

齒輪精度等級對傳動噪聲有很大影響；通過嚴(yán)格控制某些精度參數(shù)，可以減小齒輪噪聲，減少傳動誤差。這也需要高性能機(jī)床來保證。本次會議的協(xié)辦單位秦川機(jī)床工具集團(tuán)股份公司將基于已有的數(shù)字化車間建設(shè)及系統(tǒng)集成實(shí)力，針對中*汽車自動變速器齒輪箱，為用戶構(gòu)建基于互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的數(shù)字化裝配車間，使產(chǎn)品以“實(shí)物+數(shù)據(jù)包”新形態(tài)輸出，實(shí)現(xiàn)數(shù)字技術(shù)與產(chǎn)業(yè)生態(tài)的融合發(fā)展。

秦川機(jī)床工具集團(tuán)股份公司黨委書記、董事長龍興元在會議開幕致辭中說道�！敖�年來，秦川機(jī)床工具集團(tuán)始終堅(jiān)持‘技術(shù)*、模式取勝’的發(fā)展思路，以‘為用戶賺錢而奮斗’為初心，以‘為企業(yè)降本提效’為根本，立足‘精密、復(fù)雜’的工藝裝備制造優(yōu)勢，拓展中*汽車自動變速器齒輪（箱）數(shù)字制造工藝裝備鏈，其中包含精密復(fù)雜刀具、高效高精齒輪加工機(jī)床、齒輪測量儀器等在內(nèi)的多個業(yè)務(wù)單元。發(fā)展模式也從‘以機(jī)床生產(chǎn)、機(jī)床銷售為主’逐步向‘以提供基于工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的故障預(yù)警、遠(yuǎn)程診斷等服務(wù)為主’進(jìn)行轉(zhuǎn)變，打造了以用戶工藝為先導(dǎo)，以設(shè)計咨詢?yōu)橹�撐的智能綜合服務(wù)體系。”

“中國汽車產(chǎn)業(yè)經(jīng)過多年來的高速增長，已成為名副其實(shí)的汽車產(chǎn)業(yè)大國，對于齒輪制造企業(yè)而言，要認(rèn)識到國內(nèi)高端轎車市場仍舊保持增長態(tài)勢，需要我們在發(fā)展模式上融合共享，在技術(shù)研發(fā)上突破升級，按照行業(yè)自有的發(fā)展規(guī)律來實(shí)現(xiàn)企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展�！饼埮d元董事長說。

加快技術(shù)創(chuàng)新升級，提升自主創(chuàng)新能力

“齒輪行業(yè)目前面臨的問題包括：齒輪行業(yè)自主創(chuàng)新能力較弱，高端齒輪產(chǎn)品大量依賴進(jìn)口，核心技術(shù)受制于人；高端產(chǎn)品研發(fā)、制造能力不足，中低端產(chǎn)品產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，同質(zhì)化競爭加��；齒輪產(chǎn)品質(zhì)量及其穩(wěn)定性差，產(chǎn)品早期故障率高，使用壽命短，可靠性低，不能滿足主機(jī)配套需求；高層次研發(fā)和高技能人才普遍缺乏，整體人員素質(zhì)亟待提升；齒輪行業(yè)不少中小型企業(yè)陷入融資困難、稅費(fèi)負(fù)擔(dān)重等困境，抗風(fēng)險能力很弱等諸多問題�！敝袊�汽車工程學(xué)會齒輪技術(shù)分會副秘書長、安徽星瑞齒輪傳動有限公司副總經(jīng)理尹夕兵說。尹夕兵呼吁只要齒輪行業(yè)正確面對挑戰(zhàn)，加快技術(shù)創(chuàng)新和技術(shù)升級，提升自主創(chuàng)新能力，大力開拓多樣化的國內(nèi)市場和多元化的國際市場，我們就一定能夠迎來齒輪行業(yè)的新一輪快速發(fā)展。