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1、变速器同步器锥度齿面的滚挤加工庄中（北京齿轮总厂）目前，同步器已广泛地应用在汽车变速器中。由于它的使用，使得机械式手动变速器的性能大大改善，不但使换档轻便，避免了冲击，同时使得变速器以及整个传动系的平均寿命也得到了提高，减少了驾驶员的疲劳，增加了驾驶员的安全感和舒适感。为此国内现生产的汽车变速器也全部采用了同步器结构。为了防止汽车变速器自行脱档，同步器结合齿都趋向采用锥度齿结构见图1，锥度齿面的夹角一般为4一7。试验表明，这种锥度齿结构比通常采用的同步器，即保证对称位置六个齿为正常齿厚，其余齿在一边切薄0.20mm一0.25mm的同步器结合方式(见图2，现北京212吉普车变速器同步器结构)，脱
2、档时所需的力要大，因此锥度齿结构是变速器防止自行脱档的有效措施。下面想对同步器齿轮的内、外锥度齿的加工方法做介绍。图 1图 21 锥度齿的加工方法1.1 外锥度齿的加工1.1.1 插齿法 国外普遍是在插齿机上利用插齿刀主轴倾斜(如德LORENZ插齿机)或工作台倾斜(英国SYKES插齿机)的方法来加工外锥度齿。这种方法可将锥度齿一次加工出来。目前，国内一些厂利用改装插齿机，通常多在床身下垫一斜块，使刀具主轴与工作台轴心线倾斜的方法来加工锥度齿，也取得较好的效果。1.1.2滚挤法 先在插齿机上插出正常轮齿，然后在车床或专用滚挤机床上，用齿面为锥度的挤轮进行滚挤加工，这种方法在国内用得较多。北齿在加
3、工BCl31变速器的锥度齿时，就专门设计制造了滚挤机床，使用多年效果较好，但这种方法需分两道工序，即插齿和滚挤锥度齿，且质量也不如插齿法容易保证。1.2 内锥度齿的加工1.2.1 挤压法 在日本采用一种称为“EXPANDINGTOOL”的挤压方法加工。同步器齿套先在拉床或插齿机上加工出渐开线内花键，然后在油压机上采用专用工具挤压出内锥度齿齿面。该工具是一个被切开的带锥度齿面的齿块，利用树脂粘结在一起见图3。工作时，被加工零件套在该工具上，工具的内孔为锥孔，当压头向下运行时，齿块被撑开将工件内齿面挤出锥度见图4，压头向上运动压力就消失，利用树脂的可塑性，被撑开的齿块就会复位。这种加工方法的优点是
4、：生产效率高；加工精度好，可以得到精度均一的成品；加工光洁度高；由于利用工件的塑性变形得到锥度齿，所以几乎不产生毛刺；但这种加工方法调整困难。这种工具是日本不二越公司的专利，在日本用得较多。 图3 图41.2.2 滚挤法 内锥度齿和外锥度齿一样，也可用挤轮进行滚挤加工，即先加工出渐开线内花键，再用齿面为锥度的挤轮进行滚挤加工。国内较多采用单挤轮在车床上进行。图5是采用四个挤轮的一种专用滚挤工具，其中三个挤轮的齿面带有锥度，一个不带锥度的挤轮用来去除挤出的毛刺，该工具安装在车床的尾架套筒内，件4为偏心轴，滚挤时用手推动件2，通过件3和件5，行星齿轮带动偏心轴转动，使挤轮作径向移动来挤削工件，这种
5、装置的加工效果比用个挤轮的要好。在美国、德国、日本等国采用专用滚挤机床加工较多。表1为日本五十铃汽车公司所用的滚挤加工方法和美国GM等公司加工方法的比较。 图5表1内齿锥度齿滚挤加工的比较 工 厂项 目日本五十铃公司藤泽第4工厂美国Warner Gear公司美国GM公司Muncie工厂锥度32.53跨棒距公差不检验加工方法上下锥度齿同时加工上下锥度齿分别加工循环时间30s610s/单面1件旋转方向正反转正转进给油切削油加油充分挤轮寿命400600件20000件/单面2600件/单面滚挤机制造厂家ZF公司、不二越公司Taurus Tool公司滚挤后的精加工方法齿厚精加工拉削拉削去毛刺挤轮材质渗碳
6、钢M22 内齿锥度齿的滚挤机床2.1 日本不二越公司生产的IRFINC型2.1.1 机床规格加工工件 内径min45mm 外径 max125mm滚挤时加压力 max约6000kgf加压轮的送进行程 max17mm加压轮外径 390mm加压轮的送进速度 10200mm/min（由交流伺服马达控制的无级变速）加压轮送进的控制方式 1轴NC控制挤轮轴回转数 30240r/min（由交流伺服马达控制的无级变速）工件的安装高度 工件工作台上面高1020mm挤轮主轴上下行程 91mm电动机 油泵用 3.7KW 加压轮送进用 0.9KW（交流伺服马达） 挤轮轴回转用 0.9KW（交流伺服马达） 切削油用 0
7、.25KW 润滑油用 70W 机床重量（本体）约3000kg2.1.2 机床工作原理图6 日本JRFINC型滚挤机床结构示意图 该机床利用带锥度形的圆盘状挤轮高精度地滚挤压内齿轮齿面而成型的一种高效设备。机床结构图6、图7所示，可分为如下几部分：安装有通过交流伺服马达和减速装置驱动的挤轮主轴；支撑挤轮心轴的主轴装置；挤轮轴上下运动装置。在机床床身上，滑动工作台通过交流伺服马达、减速装置以及滚珠丝杠而移动。滑动工作台上装有加压轮。滑动工作台的送进用单轴NC控制方式，可方便地适应多种操作要求，同时在床身上有一将工件送出送入滚挤位置的三工位工作台，这工作台可装置自动上下料机构而连续地加工。机床的油压
8、控制装置装在机外，切削油装置装在床身内，使整个机床显得较紧凑。工件和挤轮的啮合略图如图8所示。工件两端的锥度齿可同时滚挤加工，挤轮滚挤的位置如图9所示。图7 日本JRFINC型滚挤机床结构外形图 图8 工件和挤齿的啮合略图 图9 挤轮的安装位置 挤轮的滚挤行程如图10所示，被挤工件的尺寸要控制跨棒距，其尺寸是利用被挤工件和挤轮的偏心量来决定的，利用NC装置来调整。被挤工件上下锥度齿的位置如有误差时，利用改变挤轮间的垫圈来调整见图9。 图10 滚挤行程图 图11 Y8125型锥度齿滚挤机滚挤简图表2 测量数据测量项目要求值测量值123456跨距棒5档76.610.05+0.010+0.022-0
9、.012-0.0130-0.008-0.018-0.010-0.022-0.020-0.040-0.038倒档76.330.050-0.007+0.010+0.020+0.008+0.012+0.009+0.017+0.010+0.002+0.002-0.007滚挤深度5档5.6+0.3+0.2+0.2+0.2+0.2+0.2倒档5.6+0.2+0.3+0.3+0.3+0.2+0.2平台长度5档Max0.950.8250.550.650.500.600.450.40.60.550.50.60.6倒档Max1.160.9251.0250.950.90.90.90.950.950.951.01.0
10、0.95锥度齿L/R锥角5档L-925R-742-938-234-1017-534-1055-325-912-351-912-455倒档L742R729-912-638-848-729-925-651-638-455-859-717大径5档Min84.10084.12084.16584.16584.17084.17084.175倒档Min84.10084.16084.20084.21584.22584.21584.2152.1.3 滚挤实例 被加工工件为5档和倒档用的齿套，滚挤后测量锥度齿的精度如表2所示。从表2测量值可知，滚挤后工件均能满足要求。2.2 北齿研制的Y8125锥度齿滚挤机床 北
11、齿在消化、吸收从西德ZF厂引进的变速器制造技术时，为解决BCl31变速器中同步器锥度齿的加工，设计和制造了Y8125锥度齿滚挤机床。该机床自1984年11月投产以来，一直应用至今，取得了较好的效果，至今已被国内多家生产同步器的厂家所采用。该机床采用积木式结构，设计紧凑，工艺性好，维修方便，体积小，重量轻，刚性强；采用液压传动，结构简单，操作方便，加工出的工件质量达到了西德ZF变速器的水平。2.2.1 机床规格 被滚挤工件最大直径 外齿轮 125mm 内齿轮 185mm 工件主轴与挤轮轴中心距 80152 mm 主轴上端面至上压盘最大距离 194 mm 挤轮安装轴颈的直径 104 mm 滑板最大行程 50 mm 主轴转速 75r/min 滚挤压力 约2000kgf 主轴电机功率 3kw 液压泵电机功率 0.8kw 机床重量 约1200kg2.2.2 机床工作原理 该机床可滚挤外齿或内齿锥度齿。挤轮和工件相当于一对无间隙啮合的齿轮副，挤外锥度齿时工件为主动轮，挤轮为从动轮，挤内锥度齿时则反之。挤外齿时主轴上装工件，挤内齿时主轴上装挤轮。在滚挤过程中主轴作旋转运动，由液压机构推动滑板做径向进给，由于滑板上装有挤轮(挤外锥度齿时)或是加压轮(挤内锥度齿时)，在上述两项动作之下完成工件的滚挤加工。 在滚挤内锥度齿时，利用加压轮来传递径向挤压力，将工件装入隔套内一起套在挤轮上，因为
