[发明专利]轿车变速器齿轮抗疲劳制造方法

说明书

技术领域

本发明属于齿轮制造领域，轿车变速器齿轮制造方法，特别涉及的一种轿车变速器齿轮抗疲劳制造方法。

背景技术

现在世界年产轿车约4000万辆以上，变速器齿轮生产总量占齿轮生产总量的90%以上，这是一个产量相当可观的领域。现有技术中轿车变速器齿轮（本发明主要涉及圆柱齿轮）统统采用渗碳淬火工艺，也曾采用过碳氮共渗工艺，由于该工艺存在内氧化的金相组织缺陷，故而碳氮共渗工艺已转向渗碳和负压渗碳。目前轿车变速器齿轮的精度一般规定为7-6-6（GB10095-88），但渗碳淬火后齿轮的精度均达不到这个精度级别。修正热处理变形的方法只有采用蜗杆磨齿机磨齿，这是一项投资大、效率低、维护成本高的权宜之计。有些经验丰富的齿轮厂对噪声提出悦耳的要求，他们通过人工修正齿轮的局部齿面从而减少齿轮碰撞噪音，但这种修正热处理变形的作业方法很难加以推广。很明显齿轮噪声就是由于齿轮的形状误差产生齿轮间碰撞的结果。随着轿车发动机转速的不断提高，现在达8000r·P·m以上，伴随功率的加大，齿轮的噪声就愈加突出。以上状况是人们已经采用了淬透性控制钢种，优质的专用淬火油品，装备精良的箱式多用炉或无马弗贯通式气体渗碳炉，并且采用高精度碳势测量仪（氧探头）等等措施后依然解决不了7-6-6级齿轮的精度。

为了应对渗碳淬火的变形，人们转向负压渗碳（解决内氧化缺陷），高压高流率氮气淬火，淬火的气压已从20bar升到40bar，对于模数稍大和轮毂较厚的齿轮就淬不上火了，结果仍回到油淬，即便如此，这种昂贵的设备和昂贵的作业方式依然保不住7-6-6级精度。

以上便是当今轿车齿轮行业普遍面临的现状，技术进步在此出现了停滞。

此外，我们还应关注轿车变速器自己的技术进步，那就是双离合变速器的逐步普及，这要求齿轮行业提供更加精密的修形齿轮，如6-6-6级或5级精度或者创造出一种热处理变形离散度小甚至趋于零的新工艺。

齿轮的质量主要由两方面的指标来评定的，一是形状精度，二是疲劳寿命，二者彼此即独立又相关。现在高档次的滚齿机已能批量高效地生产出第一公差组为4级的超高精度齿轮，与之配套的滚齿刀具已达AAA级，剃前滚刀和剃齿刀均已能生产AA级，而且粉末冶金高速钢刀具已能批量供货。以上内容表明，齿轮机床和刀具已能保证滚—剃制齿工艺高效率地生产6-6-6级精度的齿轮，甚至是5级精度，而用昂贵的蜗杆磨齿机去生产6级精度的齿轮则是极不经济的。

现有技术告知我们三件事，其一通过热处理及相关手段进一步减少变形并期盼不磨齿而获得7-6-6级精度的渗碳淬火齿轮已是无望的；其二高级别轿车变速器亟待提供物美价廉的5-6级精度的高精度齿轮；其三机床、工具行业已能提供滚齿精度为4-5级和加工中硬齿面的滚刀和剃齿刀。这为我们创新轿车变速器齿轮的制造方法提供了有利的技术条件和物质条件。

发明的内容

本发明的目的在于提供一种轿车变速器齿轮抗疲劳制造方法，以滚、剃制齿为齿部精加工方法的高疲劳强度精密渗氮齿轮制造方法，本发明的目的还在于提供一种低能耗，对环境零污染的复合热处理工艺，本发明的目的还在于用此工艺取代轿车齿轮现行的渗碳淬火工艺，从而实现齿轮的高精度（5～6级）和长寿命（精度保持性超过渗碳淬火）。

为了实现上述目标，本发明的轿车变速器齿轮抗疲劳制造方法由以下工序组成：

（一）模锻制坯。（无须淬透性控制钢）

（二）等温正火，硬度为HB170～197，平均晶粒度为6级。

（三）齿坯精加工，预留基准修正量0.3～0.5mm。

（四）半精滚齿，按8级精度加工，公法线留余量1～1.5mm。

（五）齿部强韧化热处理，采用大功率感应加热电源（单频或双频），对齿部进行2次循环加热淬火，使其晶粒度达到10～12级，在齿根以下2mm范围内及其齿廓处4～5mm深度范围内获得全马氏体，其超细板条马氏体须在电子显微镜下评定，其评定的原则应服从各档位齿轮的设计寿命要求。淬火后须及时回火，回火后硬度应在32～35HRC范围为最佳。

（六）按5～6级齿轮精度要求修正基准。

（七）按5～6级精度精滚齿，采用高精度剃前滚刀，公法线长留剃量0.06～0.12mm。刀具材料为超硬高速钢或粉末冶高速钢。

（八）径向剃齿，齿向修形成鼓形，鼓形量小于10μm。剃刀采用普通高速钢+渗氮提高表面硬度至HRC70时，剃齿效果优于正火态组织。