新能源汽車高精度磨齒機(jī)磨削油替代研究

張婷 江蕾

1 中國石化潤滑油有限公司華南分公司

2 中國石化潤滑油有限公司上海研究院

在碳達(dá)峰、碳中和背景下，我國新能源汽車市場實現(xiàn)快速增長，產(chǎn)銷量連續(xù)8 年穩(wěn)居世界首位，然而新能源汽車的續(xù)航能力一直被市場所詬病，這也成為了新能源汽車發(fā)展的重要瓶頸。新能源汽車傳動系統(tǒng)效率直接影響動力在傳遞過程中的損耗，從而決定了整車的續(xù)航能力，提升新能源汽車傳動系統(tǒng)效率可以有效減少運(yùn)行能耗和延長續(xù)航能力[1]。另外，由于新能源汽車通過電機(jī)驅(qū)動機(jī)動車，對傳動系統(tǒng)的NVH（噪聲、振動與聲振粗糙度）問題更加敏感。變速箱是新能源汽車傳動系統(tǒng)中的重要組成部分，采用高精度齒輪的變速器對提升新能源汽車傳動系統(tǒng)效率、延長整車?yán)m(xù)航能力、改善NVH 問題等都具有重要作用。因此，新能源汽車對傳動齒輪的精度和加工質(zhì)量的要求更高。磨齒機(jī)是目前實現(xiàn)新能源汽車高精度齒輪生產(chǎn)的最主要的手段和工具，通過高精度磨削加工可以修正齒輪磨前的各種誤差，獲得較高的加工精度。磨削油是高精度磨削加工的工藝潤滑油，在高精度磨削中起著舉足輕重的作用。優(yōu)質(zhì)的磨削油能帶走大部分磨削熱，有效降低磨削區(qū)中的磨削溫度，延長砂輪使用壽命，并有效沖洗磨削過程中產(chǎn)生的金屬屑和砂輪末，提高工件表面質(zhì)量。優(yōu)質(zhì)磨削油的抗油霧性能也較好，可改善車間工作環(huán)境，減少對員工的危害[2]。然而，優(yōu)質(zhì)的磨削油一直依賴進(jìn)口品牌，且成本較高。

2021 年，廣東某大型專業(yè)齒輪生產(chǎn)企業(yè)新開拓了新能源汽車重卡變速箱業(yè)務(wù)，針對新能源汽車市場推出多檔位AMT 變速器產(chǎn)品總成。為滿足生產(chǎn)需要，齒輪加工車間共有15 臺高精度磨齒機(jī)，包括德國卡帕、日本三菱、陜西秦川等國內(nèi)外品牌，主要用于新能源汽車變速器高精度齒輪的磨削加工。齒輪加工精度等級要求達(dá)到ISO 標(biāo)準(zhǔn)6 級以上，表面光潔度達(dá)0.3～0.4 μm，采用進(jìn)口某品牌磨削油作為工藝潤滑油。該油品性能良好，但價格高、采購周期較長。2022 年1 月，為了降本增效和縮短供貨周期，該企業(yè)決定與中國石化潤滑油有限公司共同開展高精度磨齒機(jī)磨削油的替代工作。

試驗設(shè)備與工藝概況

替代試驗設(shè)備為新采購的一臺陜西秦川機(jī)床YKZ7230 數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)，主要參數(shù)見表1。齒輪加工材質(zhì)主要為SAE 8620H 齒輪鋼材料，加工后齒輪產(chǎn)品參數(shù)見表2。

供圖/張婷

本文采用長城M0016B 磨削油對廣東某大型專業(yè)齒輪生產(chǎn)企業(yè)新能源汽車高精度磨齒機(jī)原用進(jìn)口磨削油進(jìn)行替代，并在一臺陜西秦川品牌高精度磨齒機(jī)上開展了新能源汽車變速器高精度齒輪的加工應(yīng)用試驗。應(yīng)用結(jié)果表明，長城油品在試驗過程中整體性能表現(xiàn)穩(wěn)定，完全滿足現(xiàn)場磨削工藝要求，同時降低了用油量和采購成本，實現(xiàn)了降本增效，單臺磨齒機(jī)年費用節(jié)省率達(dá)33.3%。

表1 YKZ7230數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)主要參數(shù)

表2 齒輪產(chǎn)品主要參數(shù)

油品選擇與性能比較

依據(jù)工藝調(diào)研和多方論證結(jié)果，長城M0016B 磨削油基本參數(shù)能滿足設(shè)備與工藝要求，決定使用該油品進(jìn)行替代。長城M0016B 磨削油由優(yōu)質(zhì)加氫精制礦物油和多種高性能添加劑配制而成，具有優(yōu)異的冷卻、潤滑性能，適用于高性能機(jī)床高效率加工要求，能達(dá)到加工面優(yōu)異的精度要求，延長刀具使用壽命；油品符合安全健康和環(huán)保性能，無刺激性和不良?xì)馕叮瑹o毒性；同時具有良好的抗氧化性，良好的鐵屑粉末分離性，能延長油品的使用周期。

對進(jìn)口某品牌磨削油與長城M0016B 磨削油的典型數(shù)據(jù)進(jìn)行了比對，結(jié)果見表3。

表3 進(jìn)口某品牌磨削油與長城M0016B磨削油對比數(shù)據(jù)

由表3 數(shù)據(jù)可以看出，長城M0016B 磨削油最大無卡咬負(fù)荷PB、閃點指標(biāo)較進(jìn)口某品牌磨削油更高，表明潤滑性能、安全性能更好，其他指標(biāo)相當(dāng)。因此，性能上具備替代可行性。

相容性試驗

將長城M0016B 磨削油與進(jìn)口某品牌磨削油按照質(zhì)量比1:9、5:5、9:1 的比例進(jìn)行相容性試驗，對運(yùn)動黏度、最大無卡咬負(fù)荷PB、銅片腐蝕等指標(biāo)進(jìn)行檢測，結(jié)果見表4。

表4 長城M0016B與進(jìn)口某品牌磨削油相容性試驗結(jié)果

由表4 可以看出， 長城M0016B 磨削油與進(jìn)口某品牌磨削油按照不同比例混兌后，未出現(xiàn)外觀渾濁、生成沉淀物現(xiàn)象，各項檢測數(shù)據(jù)正常，變化規(guī)律均在合理范圍內(nèi)，表明二者相容性良好，且混兌后可以一定程度上提高產(chǎn)品潤滑性。

應(yīng)用試驗

設(shè)備初裝與取樣

2022 年3 月，在YKZ7230 數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)上直接加注長城M0016B 磨削油進(jìn)行試驗，過程如下：

◇先將2 400 L 長城M0016B磨削油新油加入油箱內(nèi)，開啟油泵進(jìn)行油系統(tǒng)循環(huán)和過濾。

◇運(yùn)行一段時間后，取樣送檢分析，以判別油箱及內(nèi)部管路是否存在污染物影響初裝長城新油質(zhì)量，如無影響，則可開展后續(xù)定期跟蹤檢測。本次試驗中，運(yùn)行一段時間后的油樣檢測數(shù)據(jù)見表5，檢測數(shù)據(jù)滿足質(zhì)量指標(biāo)，可以開機(jī)開始正常生產(chǎn)加工。

表5 運(yùn)行一段時間后的油樣檢測結(jié)果

◇分別在磨齒機(jī)正常生產(chǎn)加工后7 d、14 d、25 d、33 d、46 d、54 d、60 d、69 d、116 d 進(jìn)行取樣，按要求進(jìn)行油樣的分析檢測，通過檢測油品的運(yùn)動黏度（40 ℃）、銅片腐蝕、酸值、水分及最大無卡咬負(fù)荷PB等指標(biāo)變化來監(jiān)測試用油品的性能變化趨勢。

試驗跟蹤結(jié)果

長城M0016B 磨削油在YKZ7230 數(shù)控蝸桿砂輪磨齒機(jī)上正常生產(chǎn)加工后試驗跟蹤結(jié)果見表6。

從表6 可以看出，在應(yīng)用試驗過程中，長城M0016B 磨削油運(yùn)動黏度（40 ℃）、最大無卡咬負(fù)荷PB、銅片腐蝕、酸值及水分指標(biāo)保持穩(wěn)定，表明長城油品整體性能表現(xiàn)穩(wěn)定。結(jié)合現(xiàn)場齒輪生產(chǎn)加工情況，自長城M0016B 在現(xiàn)場應(yīng)用以來，現(xiàn)場一直處于滿負(fù)荷加工狀態(tài)，加工齒輪件精度等級達(dá)到ISO1328-1:2013 標(biāo)準(zhǔn)6 級以上，齒面粗糙度為Ra0.3～0.4 μm， 表明長城M0016B 磨削油完全滿足現(xiàn)場高精度磨齒機(jī)磨削工藝要求。

經(jīng)濟(jì)效益分析

根據(jù)客戶提供的單臺磨齒機(jī)每月補(bǔ)加油品量數(shù)據(jù)，應(yīng)用長城M0016B 磨削油的磨齒機(jī)每月補(bǔ)加油品量對比進(jìn)口某品牌磨削油降低120 L。經(jīng)測算，單臺磨齒機(jī)全年成本下降率約為33.3%。

結(jié)論

通過現(xiàn)場油品應(yīng)用試驗跟蹤監(jiān)測，長城M0016B 磨削油的各項指標(biāo)性能穩(wěn)定，加工齒輪件精度達(dá)到精度要求，完全能夠滿足現(xiàn)場高精度磨齒機(jī)加工要求。在此基礎(chǔ)上，現(xiàn)場已逐步擴(kuò)大長城M0016B 磨削油使用范圍，通過混兌的形式補(bǔ)加置換進(jìn)口某品牌舊油。截止目前，全部換用長城M0016B 磨削油的高精度磨齒機(jī)加工正常，產(chǎn)品表面質(zhì)量和精度滿足要求。該企業(yè)的磨削油替代，降低了用油量和采購成本，為客戶創(chuàng)造了直接的經(jīng)濟(jì)效益。