汽車同步器齒套冷擠壓倒錐刀具的修形方法

謝小輝

贛州群星機(jī)械有限公司 江西贛州 341000

汽車同步器的主要作用是，使變速器齒輪結(jié)合齒與待嚙合的同步器齒套迅速同步，縮短換擋時(shí)間，并防止在同步前嚙合而產(chǎn)生換擋沖擊，讓汽車更加平穩(wěn)地行駛。其中齒套是同步器中一個(gè)復(fù)雜關(guān)鍵的部件，而倒錐加工又是齒套的一個(gè)復(fù)雜關(guān)鍵工藝程序。當(dāng)汽車順利換擋后，結(jié)合齒倒錐面與齒套倒錐面接觸產(chǎn)生向里的防脫擋力，防止汽車在行駛過程中跳擋。所以如何保證齒套倒錐面的齒形加工精度關(guān)系到換擋后的穩(wěn)定性，是一款變速器成功與否的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)。

齒套倒錐常用加工方法的比較

齒套在量產(chǎn)過程中，目前常用的倒錐加工方法有擠齒加工和擺線旋分加工。擠齒加工是通過擠齒刀具的刀齒與齒套內(nèi)花鍵嚙合擠壓成形，成形后的齒套倒錐精度與擠齒刀具刀齒的齒形精度直接相關(guān)，擠齒加工的效率高，刀具成本低。擺線旋分加工是近年從國(guó)外引進(jìn)的一種新的加工方法，刀具通過擺線運(yùn)動(dòng)的方式實(shí)現(xiàn)對(duì)齒套倒錐的切削加工，由于存在刀具旋轉(zhuǎn)半徑因素，擺線旋分加工的倒錐齒形在靠大徑處的倒錐齒根部會(huì)形成圓角凸起，無法清根，從而影響倒錐的齒形精度，并且加工的設(shè)備及刀具均依靠國(guó)外進(jìn)口，但齒套后續(xù)加工的工序少，工藝成本低，適合長(zhǎng)生命周期產(chǎn)品的大批量生產(chǎn)。但是對(duì)于一般批量產(chǎn)品，目前還是廣泛采用擠齒加工倒錐的工藝。

齒套倒錐要求及加工現(xiàn)狀

公司生產(chǎn)的某型號(hào)同步器齒套如圖1所示，倒錐齒的齒廓傾斜偏差fHα要求控制在±10μm以內(nèi)，并且齒形要求為鼓形，鼓形量Ca要求+2～+5μm。用標(biāo)準(zhǔn)齒形的擠齒刀具加工后的倒錐齒的齒廓傾斜偏差fHα及鼓形量Ca見表1。

圖1 某型號(hào)同步器齒套

表1 齒套倒錐齒齒形精度 （GB/T 10095.1—2001）

從表1可以看出，齒套倒錐齒的齒形精度與技術(shù)要求的精度相差較大，影響了同步器的使用性能，裝機(jī)后汽車存在跳擋故障隱患。

改進(jìn)方法

倒錐齒擠齒加工是擠齒刀具的刀齒與齒套內(nèi)花鍵嚙合后，通過擠齒刀與齒套做正向與反向的擠壓來實(shí)現(xiàn)。成形后的齒套倒錐左右齒面的齒形精度，與擠齒刀具刀齒的左右齒面齒形精度直接相關(guān)，而且加工出來的左右齒面不對(duì)稱，先擠的齒面吃刀深，反向擠壓的齒面吃刀淺。為了實(shí)現(xiàn)倒錐齒的左右齒面齒形對(duì)稱，按技術(shù)要求齒廓傾斜偏差fHα控制在±10μm以內(nèi)，并且齒形的鼓形量要求Ca為+2～+5μm，根據(jù)實(shí)際加工的倒錐齒左、右齒面的齒形，對(duì)相應(yīng)的擠齒刀的左、右齒面按不同的齒形要求進(jìn)行修形，同時(shí)增加左、右齒面的齒形鼓形量要求，以改善擠后齒套倒錐齒的齒形精度。經(jīng)多次實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，確定為如下方法。

1）將擠齒刀刀齒的左齒面按齒廓傾斜偏差值fHα為-3～-45μm進(jìn)行修形，將擠齒刀刀齒的右齒面按齒廓傾斜偏差值fHα為-5～+5μm進(jìn)行修形。

2）同時(shí)將擠齒刀刀齒的左右兩齒面的齒形鼓形量Ca為-3～-6μm進(jìn)行修形。

生產(chǎn)驗(yàn)證

生產(chǎn)中，將擠齒刀刀齒的左右齒面按以下3種修形組合形式分別進(jìn)行進(jìn)一步的驗(yàn)證：

1）將擠齒刀刀齒的左齒面按齒廓傾斜偏差值fHα為-45μm，右齒面按齒廓傾斜偏差值fHα為-5μm進(jìn)行修形；并且左右兩齒面的齒形鼓形量Ca均修形為-6μm。

2）將擠齒刀刀齒的左齒面按齒廓傾斜偏差值fHα為-35μm，右齒面按齒廓傾斜偏差值fHα為+5μm進(jìn)行修形；并且左右兩齒面的齒形鼓形量Ca均修形為-3μm。

3）將擠齒刀刀齒的左齒面按齒廓傾斜偏差值fHα為-40μm，右齒面按齒廓傾斜偏差值fHα為0μm進(jìn)行修形；并且左右兩齒面的齒形鼓形量Ca均修形為-4μm。

將以上3種通過修形后的擠齒刀進(jìn)行了加工驗(yàn)證，加工出的齒套經(jīng)檢測(cè)后，倒錐齒形齒廓傾斜偏差fHα均在±10μm以內(nèi)，鼓形量Ca均在+2～+5μm。完全滿足同步器齒套倒錐齒齒形的精度要求。

為進(jìn)一步驗(yàn)證以上方法的可行性，選用了兩組擠齒刀進(jìn)行擠齒加工的對(duì)比試驗(yàn)，第1組擠齒刀刀齒兩側(cè)齒面為未修形的標(biāo)準(zhǔn)齒形；第2組擠齒刀刀齒左齒面齒廓傾斜偏差值fHα為-40μm，刀齒右齒面齒廓傾斜偏差值fHα為0μm，同時(shí)左右兩齒面的齒形鼓形量Ca為-4μm。用兩種擠齒刀加工后分別得到A、B、C三種汽車同步器齒套，將加工后的A、B、C三種同步器齒套經(jīng)德國(guó)WENZEL齒輪檢測(cè)中心檢測(cè)，倒錐齒的齒形精度對(duì)比見表2。

表2 齒套倒錐齒齒形精度對(duì)比 （GB/T 10095.1—2001）

從表2中可以看出，通過將擠齒刀刀齒的左右齒面進(jìn)行修形的方法所加工出來的同步器齒套，花鍵倒錐齒兩側(cè)漸開線齒面齒形精度高，齒形精度由原10級(jí)提高至7級(jí)，能有效防止因汽車同步器齒套的花鍵齒齒形不良引起的同步器脫擋故障的發(fā)生，并且擠齒刀具修形方法簡(jiǎn)單，普通的磨齒機(jī)就可以實(shí)現(xiàn)，易于工廠進(jìn)行大批量生產(chǎn)。