同步器齿套倒锥齿加工工艺

同步器齿套倒锥齿加工工艺
刘庆相孙国
（大同齿轮集团有限责任公司）
随着汽车工业的发展和对汽车使用性能要求的不断提高，带同步器的变速器在汽车工业中得到越来越广泛的应用。

在设计中，将同步器啮合齿都设计成收缩齿，通过收缩齿所产生的轴向分力防止齿套和锥盘在传动过程中相互脱开，以达到防止脱档的目的。

这样在加工过程中，为加工出收缩齿，就需要从工艺上提出解决方法，锥盘倒锥齿加工，由于引进电子束焊接和激光焊接技术，将双联齿轮分解成单片齿轮，锥盘在加工时可以通过带倾斜工作台的插齿机直接加工成功，而齿套由于是整体结构，采用拉内花键后，再加工倒锥齿，这就给加工制造带来了难度。

同步器齿套的啮合齿一般设计为2︒一4︒的收缩角，因开始设计是用插齿方法，在径向插出倒锥来获得收缩角，所以通常称作倒锥齿。

图1
`目前，同步器齿套倒锥齿的加工方法主要有三种。

1 滚轧法
滚轧法是最早用来加工倒锥齿的方法。

我厂早在70年代就采用滚轧法加工“铁牛”拖拉机齿轮的倒锥齿。

当时尚没有适合这种工艺方法的设备。

我们是采用自制专机进行，该方法一直沿用至今。

这种方法采用的齿部加工的工艺路线为拉(或插齿)——滚轧加工，倒锥齿加工是用带收缩角的轧轮与工件做正向和反向的滚轧来实现的，效率比较高，所需工装、刀具也比较简单。

缺点是适用性比较差，对齿数较少或有缺齿、不等厚齿的齿套见图2就难于加工；由于滚轧法是用轧轮对结合齿进行正向和反向滚轧，这就带来了齿向精度差的缺点，左右齿面不对称，先滚轧的齿面吃刀深，反向滚轧的齿面吃刀浅。

滚轧加工是刀具和工件相互对滚啮合加工的方法，刀具磨损快，刀具齿面容易产生点蚀现象，轧轮用钝后常在齿高根部产生毛刺，不易清理。

滚轧法加工所产生的多余金属流向结合齿花键小径影响热处理的淬火加工，如热处理采用压淬工艺淬火后容易出现喇叭口现象，特别是单面加工倒锥齿的齿套影响更为明显。

近年来，国内已有机床厂定型生产了采用这种工艺方法的倒锥齿滚轧机。

2 插齿法
这是我厂“七五”期间引进日产柴油汽车变速箱制造技术中的一种工艺方法。

其齿部加工的工艺方法是拉花键一插倒锥齿。

采用机床是南京第二机床厂当时开发研制的Y5132／T带摆动工作台插
齿机。

该方法加工对机床有特殊要求，工件也必须有退刀槽。

特殊定货机床不仅成本高，而且加工效率比较低。

在工件上切退刀槽，齿坯加工时，需车削窄而深的退刀槽，加工较费时且刀具磨损快，寿命短，对生产效率有较大影响，设计出退刀槽也会使变速箱轴向尺寸变大。

插齿加工后，退刀槽内铁屑毛刺不易清除。

插齿法一般只用于滚轧法不能加工的零件加工如图1。

图2 图3
3 涨挤法
该方法也是我厂“七五”期间引进技术的一种，其齿部加工是采用拉花键(立式拉床)——涨挤倒锥齿(压力机)。

这种工艺方法要求在涨挤倒锥齿时，要同时抱紧齿套外径，防止零件其他尺寸变大。

涨挤加工采用弹性粘接剂粘接的可向外扩张的刀具，通过压力机使刀具的各个牙齿向外挤压齿套，使齿套的啮合齿部分发生塑性变形，形成倒锥齿，倒锥齿的尺寸大小可通过调整压力机压力的大小来获得，该加工方法加工所产生的多余金属流向齿端，在后序倒角工序中可消除，所加工齿形与刀具齿形一致，精度较高，刀具使用寿命较长，每把刀具可加工10万次以上，由于涨挤法是采用刀齿和齿套啮合齿一一对应加工的原理，所以，在加工带有缺齿、不等厚齿等特殊齿形的齿套时，可以将涨挤刀设计加工成相应的形状来满足零件加工要求。

这就使得涨挤工艺简便易行，并适合各种类型的齿套加工。

涨挤刀的结构如图2。

以上三种加工方法，涨挤法的生产效率和加工精度都比较高，是我厂推荐采用方法。

但在生产初期，因设备是采用普通四柱油压机，为了解决零件的抱紧问题，夹具结构设计非常复杂，调整也很麻烦。

而且由于压力机结构限制，被加工零件齿数增多时，夹具所产生的抱紧力不够，使零件发生变形，不能满足工艺要求。

同时，由于所用刀具国内尚不能制造，需从日本进口，价格很贵，7—12万元/把，订货周期也比较长，严重制约着涨挤工艺的应用和发展。

随着同步器齿套产量的加大和品种的增多，我厂对涨挤工艺作了重大改进，彻底解决原加工中存在的一些缺点和问题。

我厂和天津明光锻压机床开发有限公司合作开发出YMG025—200同步器齿套倒锥挤压机床及相应的涨挤夹具；在机床结构上将主油缸(涨挤倒锥齿用)和辅助油缸(抱紧工件用)都采用上置形式，简化了夹具结构，夹具采用可快换的模块式结构，因而使得更换产品调整工作大大的缩短。

时间也从原来l 一2天缩短为半个小时。

同时，我厂还进行涨挤刀的国产化研制工作，以解决刀具问题，避免刀具不能及时到货影响产品的开发、试制及生产的正常进行。

在近一年的时间里，我们几次修改了设计程序和工艺方案，反复改进了粘接剂的配方，使同步器倒锥齿齿套涨挤刀在我厂研制成功并走向成熟，满足了生产和新产品开发的需求。

我厂自行研制同步器齿套倒锥齿涨挤刀，广泛应用于同步器齿套倒锥齿加工，效率高、精度好。

其技术原理为利用刀具的挤压作用，使工件上产生塑性变形加工出倒锥齿。

主要用于加工汽车、拖
拉机同步器齿套的倒锥齿，其刀具较之所加工的零件精度高两级，通过试制达到了技术要求(见企标《同步器齿套倒锥齿涨挤刀精度标准》)。

所加工零件也达到了图纸技术要求。

通过研制，我们成功制造出三种涨挤刀，所加工的零件包括正常齿、缺齿和不等厚齿。

可以用来加工目前所涉及到的所有形式的倒锥齿。

其中除正常齿倒锥齿涨挤刀为按照引进技术转化图纸研制的外，其余两种为自行设计制造，已正式投产使用。

经过一年来的使用，证明自制刀具已接近和达到进口刀具水平，满足了生产和新产品开发的需要。

在试制过程中，我们通过反复研究改进，解决了以下关键技术：
(1)编制出了刀具系列设计计算程序，该系列包括目前实际生产中遇到了的正常齿、缺齿及不等厚齿等结构齿套的加工刀具；
(2)制定了刀具加工制造的工艺方法和工艺文件；
(3)与有关单位研制成功专用弹性粘接剂。

涨挤刀具的研制成功，替代了进口刀具，产生了显著的经济效益和社会效益。

进口刀具费用为7—10万元/把，国产刀具仅为1—2万元/把。

不仅节省了外汇，还大大简化了订货手续。

为我国汽车工业的生产作出了贡献。

随着汽车工业的发展和对汽车使用性能要求的不断提高，带同步器的变速箱在汽车工业中得到越来越广泛的应用，作为同步器的关键零件齿套倒锥齿的加工工艺方法，原来的插齿法和滚轧法存在着效率低和精度不高的缺点，涨挤法不仅精度高，而且效率也高，是一种理想的工艺方法。

随着该方法所需刀具和设备的国产化，为在国内推广同步器齿套倒锥齿涨挤工艺创造了条件，受到各生产厂的普遍关注，一年来不断有兄弟厂来我公司参观学习，并采用了或准备采用该工艺方法，表示了上涨挤工艺的意向。

随着汽车工业的发展和生产水平的提高，本技术展示出广阔的推广前景。