楊 浩，孫愛民，黃明昌

(柳州上汽汽車變速器有限公司柳東分公司，廣西 柳州545006)

0 前言

隨著我國汽車產(chǎn)量躍居世界第一，國內(nèi)汽車特別是轎車對(duì)自動(dòng)變速器的需求越來越迫切。自動(dòng)變速器的種類有如下幾種：(1)AT：最常見的自動(dòng)變速器，有 4 檔、5 檔、6、7 檔；(2)AMT：在手動(dòng)變速器的基礎(chǔ)上增加自動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)而成的自動(dòng)變速器；(3)CVT：無級(jí)自動(dòng)變速器，速比連續(xù)可調(diào)，有無窮多個(gè)檔位；(4)DCT：雙離合器自動(dòng)變速器，多為 6、7 檔。其中CVT 結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，性能優(yōu)異，舒適性好，油耗低，在國內(nèi)需求量越來越大［1］。

CVT 的核心零部件帶輪組的加工是CVT 制造的難點(diǎn)。特別是帶輪、帶輪軸上的球道加工，不僅影響帶輪的加工合格率而且對(duì)裝配圓柱滾子的選配有很大影響，因此有必要對(duì)球道的磨削工藝做進(jìn)一步的研究，以提高CVT 變速器一次線下合格率。

1 CVT 變速器結(jié)構(gòu)及球道作用

目前，行業(yè)內(nèi)生產(chǎn)的CVT 變速器，大多采用CTV經(jīng)典布置結(jié)構(gòu)，使用TC，減速增扭，起步平穩(wěn)，提高乘坐舒適性；油泵偏置，有助于縮短CVT 軸向長(zhǎng)度，進(jìn)而有利于整車布置；通過DNR，實(shí)現(xiàn)車輛前進(jìn)、空檔及倒檔；鋼帶及帶輪系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無極變速；兩對(duì)齒輪系統(tǒng)，滿足整車主減速比要求。

而CVT 的核心零部件則是控制速比的帶輪組件，其工作原理(圖1)是通過控制單元，改變主動(dòng)帶輪與從動(dòng)帶輪運(yùn)動(dòng)端的位置，進(jìn)而改變金屬帶在主動(dòng)帶輪與從帶輪的直徑變化，實(shí)現(xiàn)無極變速。

圖1 無極變速原理

根據(jù)設(shè)計(jì)原理，為了達(dá)到鋼帶的運(yùn)動(dòng)，往往是帶輪軸不動(dòng)，帶輪在帶輪軸上上下滑動(dòng)以達(dá)到變速的效果，如圖2 所示，而圓柱滾子起到了關(guān)鍵作用，既要控制帶輪能在帶輪軸上自由上下滑動(dòng)，又不允許有較大的角度導(dǎo)致能量損耗，這對(duì)圓柱滾子的選配要求很高。

圖2 帶輪組件

2 球道磨削存在的問題

如圖3 所示，球道是由兩段偏心R3.25 的圓弧構(gòu)成，磨削后除了要保證球道本身的平行度、直線度、粗糙度要求外，還要保證偏心量以及兩段圓弧半徑在要求范圍內(nèi)。

圖3 球道工藝要求

目前，磨削過程中主要存在的問題有：1.球道偏心量超差(Y 向 0.125±0.016mm，Z 向 0.217±0.022)；(2)R3.25 的圓弧半徑超差。

由表1 可以看出，隨機(jī)選了3 套工件，帶輪和帶輪軸的圓弧偏心量都有超差情況，其中帶輪小部分超差，帶輪軸全部超，且超過公差的一倍。

表1 圓弧偏心量統(tǒng)計(jì)

3 球道磨削工藝及尺寸控制

3.1 磨削工藝選型

目前，行業(yè)內(nèi)對(duì)于帶輪磨削主要有兩種模式，即復(fù)合磨削(圖4)和拆分式磨削。復(fù)合磨削工藝為一次裝夾加工錐面、內(nèi)孔和球道，有效保證加工精度［2］。拆分式磨削工藝為錐面，內(nèi)孔和球道分三道工序，三臺(tái)磨床進(jìn)行加工，整體布局長(zhǎng)。這兩種磨削工藝對(duì)比如表2 所示，歐美系一般選用復(fù)合磨削，日系一般選用拆分式磨削。由于本公司屬于大批量生產(chǎn)，對(duì)過程能力要求較高且場(chǎng)地有限，綜合評(píng)估后選用復(fù)合磨削工藝。

圖4 復(fù)合磨削結(jié)構(gòu)圖

表2 磨削工藝對(duì)比

3.2 球道磨削尺寸控制

球道磨削的尺寸控制包含球道位置度、直線度、平行度，兩段圓弧的圓弧半徑、偏心距(圖3)。本次球道磨削的砂輪采用陶瓷CBN 砂輪，每到達(dá)一個(gè)修整頻次需要使用砂輪修整器對(duì)砂輪按照既定的修整程序進(jìn)行修整，如尺寸控制超差可通過磨床調(diào)整界面進(jìn)行參數(shù)調(diào)整(圖5)。由于是一次裝夾完成錐面、內(nèi)孔和球道，而球道位置度和平行度的基準(zhǔn)為內(nèi)孔，故相對(duì)于拆分工藝，一次裝夾磨削更能有效提升球道位置度、直線度和平行度的合格率。

圖5 球道尺寸控制界面

4 控制方法的實(shí)施與效果分析

從2018 年8 月開始把球道圓弧偏心量加入控制計(jì)劃進(jìn)行控制，每個(gè)修整頻次的首件都會(huì)使用三坐標(biāo)測(cè)量球道圓弧偏心距，如發(fā)現(xiàn)超差情況立馬停機(jī)通過機(jī)床調(diào)整界面進(jìn)行調(diào)整，直到合格后再開機(jī)生產(chǎn)。三坐標(biāo)通過掃描兩段偏心圓弧，得出兩個(gè)偏心圓心，再模擬一個(gè)直徑為6 mm 的圓與這兩段圓弧相切。兩段偏心圓弧的圓心相對(duì)于直徑為6 mm 圓心的坐標(biāo)值即為球道偏心量(Y 向0.125±0.016 mm，Z 向0.217±0.022)(圖3)。由于砂輪修整頻次的制定取決于半成品來料余量以及砂輪的大小，所以在生產(chǎn)過程中要特別注意控制半成品質(zhì)量，并根據(jù)砂輪磨損后直徑變小的特點(diǎn)實(shí)時(shí)調(diào)整砂輪修整頻次。收集2018 年 8 月份到 2019 年 3 月份的抽檢數(shù)據(jù)，如圖6，因球道圓弧圓心坐標(biāo)不和導(dǎo)致的報(bào)廢已沒有，達(dá)到預(yù)設(shè)目標(biāo)。

圖6 球道偏心量尺寸控制統(tǒng)計(jì)

5 結(jié)語

(1)根據(jù)CVT 變速器帶輪球道磨削控制方法的研究，不僅解決了現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際問題，同時(shí)使整個(gè)團(tuán)隊(duì)對(duì)機(jī)加工球道磨削工藝及控制、球道測(cè)量原理等都有了更深的認(rèn)識(shí)，以后再發(fā)現(xiàn)類似的問題可以舉一反三，快速響應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)問題。

(2)通過對(duì)行業(yè)內(nèi)的調(diào)研發(fā)現(xiàn)部分日系廠家已采用銑削的方式加工球道，既高效成本又低，后續(xù)將會(huì)對(duì)此做進(jìn)一步的研究，不斷優(yōu)化和完善工藝。