对话埃马克技术专家：揭秘转向齿轮精密加工的完整工艺链

转向齿轮的制造是现代汽车工业面临的一项特殊挑战。这些精密的齿轮部件是转向系统中不可或缺的组件，不仅必须满足最高质量标准，同时还需以经济高效的方式进行大批量生产。对尺寸精度、表面质量和工艺稳定性的综合要求，需要专门的制造解决方案。

在本次访谈中，埃马克软齿轮加工业务部负责人 Konstantin Ungefuk 先生详细阐述了转向齿轮加工的复杂工艺链。他详细介绍了每个加工步骤——从毛坯软车削、淬火后轴承座的精密磨削，到最终对淬火齿轮进行刮齿加工。

Q:Ungefuk先生，转向齿轮作为现代转向系统的核心部件，在制造过程中面临哪些特殊挑战呢？

A:转向齿轮在车辆中承担着关键功能，因为它们必须将转向动作精确地传递给转向齿轮箱。挑战在于大批量生产与极小公差的双重要求。我们所说的这些部件，热前加工必须按照DIN 7-8标准，热后加工按照DIN 7标准。这需要一条经过深思熟虑的工艺链，以确保精度和经济性。

Q:能否请您为我们概述一下整个工艺流程？

A:我们转向齿轮的生产流程包括四个主要步骤：首先是车削毛坯，在此过程中，我们对14NiCr14锻件进行基础加工。第二步是在淬火前使用K 160机床进行滚齿加工，此时齿轮在软态下成形。在软加工过程中，轴承座和齿侧会预留余量以备后续硬加工。随后进行淬火——采用表面硬化或感应淬火——并在WPG 7机床上对轴承座进行精密磨削，以补偿淬火引起的变形。最后，通过在K 160机床上进行刮齿加工，将淬火后的齿轮加工至最终质量标准。

转向齿轮的制造工序

Q:先从第一步毛坯加工说起吧，在这个过程中，哪些参数尤为关键？

A:在毛坯车削加工过程中，我们特别注重径向跳动公差的控制。这些公差对后续齿轮质量至关重要。我们以高精度加工基本几何形状、轴承座和端面，因为任何偏差都会在后续工序中累积。14NiCr14材料在此具有良好的软态切削性能，同时在淬火后也具备必要的抗拉强度特性。

在埃马克 WPG 7 机床上对经过淬火处理的转向小齿轮轴承座进行精密磨削

Q:接下来是淬火前的滚齿加工，埃马克K 160滚齿机在这道工序中有哪些突出特点？

A:K 160专为转向齿轮加工等高生产率应用而设计。其主要特点是动态性能卓越，滚刀转速可达12,000转/分钟，从而缩短了加工时间。针对软态齿轮加工，我们采用整体式滚刀进行滚齿加工，其设计充分优化了160毫米的最大移位行程。这使得刀具在其整个使用寿命期间都能得到经济高效的利用。

另一个关键因素是自动化：K 160配备了一个桁架和一个双旋卡爪，可在几秒钟内将工件以正确方向送入。这种自动化大大减少了非生产时间，并提高了工艺可靠性，因为它排除了人工操作中的错误。

埃马克K 160 在转向齿轮齿轮加工中可实现低于 30 秒的节拍时间

Q:滚齿加工之后就是淬火了，淬火通常会引起哪些变形，又该如何补偿呢？

A:无论是表面硬化还是感应淬火，热处理都会不可避免地导致工件产生变形。这会导致轴承座和齿形几何形状出现偏差。为了校正轴承座的变形，我们采用WPG 7进行精密磨削。通过在K 160上进行刮齿加工，我们达到了对淬火齿轮所要求的质量标准。

WPG 7配备了X轴和Z轴的高精度位移测量系统，并拥有热稳定性良好的机身，即使在连续运行时也能确保稳定的工作条件。根据需求，工件主轴可配备固定式或随动式刀尖（MK4或W20），从而为各种转向齿轮几何形状提供灵活性。该机床的设计最适合长度不超过250毫米、重量不超过30公斤的工件。

埃马克紧凑型 WPG 7 能够以微米级精度校正转向齿轮轴承座因淬火引起的变形

Q:在这一工序中，过程测量又起到什么作用呢？

A:过程内测量是质量保证的关键因素。它能够在不中断加工过程的情况下，对磨削操作进行连续监控。因此，我们可以在生产出有缺陷的零件之前，立即识别并纠正偏差。这对轴承座尤为重要，因为其精度直接影响转向齿轮的运行平稳性和使用寿命。此外，集成用于装卸的线性门式系统还能最大限度地减少非生产时间，从而提高经济效益。

Q:最后一步是对淬火后的齿轮进行刮齿加工，这道工序需要注意哪些技术要点？

A:在淬火状态下进行刮齿加工是一项高精度工艺，对机床和刀具提出了特殊要求。我们再次使用K 160机床，但针对硬质加工调整了参数。机床必须具备极高的刚性以承受更高的切削力，同时还要提供最高的定位精度。

切削速度和刀具轮廓设计对经济性至关重要。通过正确组合这些参数，我们实现了单件工件不到30秒的节拍时间——具体取决于齿数和工件几何形状。刮齿加工不仅能校正淬火造成的变形，还能确保所需的表面质量，这对转向小齿轮的优异运行性能至关重要。在此情况下，刮齿加工取代了成本高昂的展成磨齿工艺。

在淬火转向齿轮上进行刮齿加工

Q:整个工艺链的工艺可靠性是如何保证的呢？

A:对我们而言，工艺可靠性始于周密的机床设计。所使用的两台机床——K 160和WPG 7——均配备了热稳定性基体，可最大限度地减少运行中的温度波动。工件进给时的集成位置检测功能，确保在加工开始前每个零件都已正确定位。

另一个重要方面是自动装卸系统，它们通过最大限度地减少人为错误并确保条件恒定来提高工艺安全性——这是大规模批量生产中的关键因素。

在埃马克K 160 滚齿机加工区域内对转向齿轮进行精密加工