电动汽车齿轮的零错误磨削加工

虽然，电动汽车传动齿轮与传统燃油发动机传动齿轮一样，首先会着重关注齿面承载力以及运行平稳性。但是几乎恒定不变的输出扭矩和很高的转速对传动齿轮的设计提出了更高的要求。考虑到电动汽车齿轮几乎无噪音的运行过程，相对传统燃油发动机传动齿轮加工，电动汽车传动齿轮的精度要求更高。

与传统齿轮加工的经济性考虑相同，电动汽车变速器齿轮的大批量精加工同样需要采用高效的蜗杆展成磨齿机来完成。对于专门从事热后齿轮精加工的Kapp Niles公司来说，他们面临的任务是：找出一种生产效率高而且能优化噪音的齿轮磨削解决方案。

目标：在加工过程中就发现可能的噪音问题
通过一种名为“在线过程分析”的新技术，用户得以在产品生产过程中逆源追溯所生产零部件的质量结果。这一目标的达成的核心关键就是过程监控。“将来，我们希望使用现有的传感器和测量系统直接在加工设备中评估所生产产品的质量状况。”Kapp Niles公司的研发负责人Achim Stegner说。

但这不意味着要在磨齿机床中增加额外的接触式测量系统，以便更快地实现闭环测量。这也不意味着直接在磨齿机床中测量完成磨齿加工的零件、分析评定其加工误差并在后续零件的加工过程中予以修正。此项在线过程分析技术的研究重点是：实际加工过程与预先设定的加工过程的实时监控以及动态的误差发现。

在进行了大量测试之后，Kapp Niles公司认识到，仅仅是将设定的理论值与机床设备测得的实测值进行比较是远远不够的。因为齿轮磨削的过程是一个非常复杂的过程。“需要一种智能化的分析评判方法，一种尝试模拟人类决策过程的人工智能。它能根据不同来源的巨量信息，结合已经掌握的经验，再做出判断决定。”Stegner说。这种智能化分析评判方法的优点是：在加工过程中就发现典型问题，并尽可能地予以纠正。

这样的在线实时监控也可以定义为特定零件磨削过程的监控和分析评判。这并不是通常意义上简单地根据传感器信号去生成一个操作指令，而更多可能是实现从实时信号中得出许多不同的特征值信息。例如，在最简单的情况下可以还原信号的最大值和均方根RMS数值。然后利用算法语言将这些特征值和已知的数据汇总起来，并处理分析、类似于噪音评定或者砂轮表面裂纹的报警。

在线实时监控：在问题发生之前出手干预
Stegner专门就变速箱传动噪音的问题给出了解释：“对产生噪音有着至关重要的零部件，可以利用FFT快速傅里叶变换法进行类似终验收试验台上的在阶次频谱范围内的阶次分析。这就可以更好地对采集到的信号进行分类、并将分析评判的结果传送到相关的变速器检测实验台那里，而未经处理分析的其他数据并无实际应用意义。”在齿轮的生产制造过程中，只有经过处理的判断分析才能有效帮助准确识别非常特殊的错误来源。

我们可以如此定义在线实时监控技术：对生产的零件进行100%的全查、检验，在生产过程之中识别加工异常，发现特定零部件中的错误，针对异常情况的报告，自适应的生产过程干预，并实现零部件的逆向追溯。

这种在线实时监控技术还不像手机应用软件那样可以让每一个人都轻松的下载下来，安装使用。而是按照用户特定要求和特殊应用而专门开发的系统，它是根据加工零件用特定的参数和特定的监控任务而开发的。

但这迈出的第一步已经远远超出可行性分析时的程度了。“今天，许多试用客户已经在使用我们的在线实时监控功能。我们也能够识别各种各样的错误并在生产加工的过程中及时介入。同时，我们还努力让磨齿机具有针对新零件产品的学习的能力。当然，这也需要从以往的错误源中汲取经验，了解零件的几何尺寸和精度要求，并能将检测到的信息、数据反馈给试验台。”Stegner说。Kapp Niles公司的销售负责人Friedrich Wölfel补充说道：“我们下一步的目标是：用户能够独立自主地使用此实时监控功能，而无需我们的专业技术支持。同样重要需要再次说明的是，此全新的过程监控技术并不是与现有的闭环测量技术相矛盾的，它们是相辅相成的。”

今天，Kapp Niles公司已经有两种集成在生产过程中的质量保证方法了，并且在这些方法的大批量生产使用过程中积累了一些经验、总结出了一些新的使用功能和可能性。

来源：荣格-《国际金属加工商情》


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