新能源汽車高精度磨齒機磨削油替代研究

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

在碳達峰、碳中和背景下，我國新能源汽車市場實現快速增長，產銷量連續8 年穩居世界首位，然而新能源汽車的續航能力一直被市場所詬病，這也成為了新能源汽車發展的重要瓶頸。新能源汽車傳動系統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航能力，提升新能源汽車傳動系統效率可以有效減少運行能耗和延長續航能力[1]。另外，由于新能源汽車通過電機驅動機動車，對傳動系統的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效率、延長整車續航能力、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量的要求更高。磨齒機是目前實現新能源汽車高精度齒輪生產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。優質的磨削油能帶走大部分磨削熱，有效降低磨削區中的磨削溫度，延長砂輪使用壽命，并有效沖洗磨削過程中產生的金屬屑和砂輪末，提高工件表面質量。優質磨削油的抗油霧性能也較好，可改善車間工作環境，減少對員工的危害[2]。然而，優質的磨削油一直依賴進口品牌，且成本較高。

2021 年，廣東某大型專業齒輪生產企業新開拓了新能源汽車重卡變速箱業務，針對新能源汽車市場推出多檔位AMT 變速器產品總成。為滿足生產需要，齒輪加工車間共有15 臺高精度磨齒機，包括德國卡帕、日本三菱、陜西秦川等國內外品牌，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到ISO 標準6 級以上，表面光潔度達0.3～0.4 μm，采用進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，該企業決定與中國石化潤滑油有限公司共同開展高精度磨齒機磨削油的替代工作。

試驗設備與工藝概況

替代試驗設備為新采購的一臺陜西秦川機床YKZ7230 數控蝸桿砂輪磨齒機，主要參數見表1。齒輪加工材質主要為SAE 8620H 齒輪鋼材料，加工后齒輪產品參數見表2。

供圖/張婷

本文采用長城M0016B 磨削油對廣東某大型專業齒輪生產企業新能源汽車高精度磨齒機原用進口磨削油進行替代，并在一臺陜西秦川品牌高精度磨齒機上開展了新能源汽車變速器高精度齒輪的加工應用試驗。應用結果表明，長城油品在試驗過程中整體性能表現穩定，完全滿足現場磨削工藝要求，同時降低了用油量和采購成本，實現了降本增效，單臺磨齒機年費用節省率達33.3%。

表1 YKZ7230數控蝸桿砂輪磨齒機主要參數

表2 齒輪產品主要參數

油品選擇與性能比較

依據工藝調研和多方論證結果，長城M0016B 磨削油基本參數能滿足設備與工藝要求，決定使用該油品進行替代。長城M0016B 磨削油由優質加氫精制礦物油和多種高性能添加劑配制而成，具有優異的冷卻、潤滑性能，適用于高性能機床高效率加工要求，能達到加工面優異的精度要求，延長刀具使用壽命；油品符合安全健康和環保性能，無刺激性和不良氣味，無毒性；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。

對進口某品牌磨削油與長城M0016B 磨削油的典型數據進行了比對，結果見表3。

表3 進口某品牌磨削油與長城M0016B磨削油對比數據

由表3 數據可以看出，長城M0016B 磨削油最大無卡咬負荷PB、閃點指標較進口某品牌磨削油更高，表明潤滑性能、安全性能更好，其他指標相當。因此，性能上具備替代可行性。

相容性試驗

將長城M0016B 磨削油與進口某品牌磨削油按照質量比1:9、5:5、9:1 的比例進行相容性試驗，對運動黏度、最大無卡咬負荷PB、銅片腐蝕等指標進行檢測，結果見表4。

表4 長城M0016B與進口某品牌磨削油相容性試驗結果

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

應用試驗

設備初裝與取樣

2022 年3 月，在YKZ7230 數控蝸桿砂輪磨齒機上直接加注長城M0016B 磨削油進行試驗，過程如下：

◇先將2 400 L 長城M0016B磨削油新油加入油箱內，開啟油泵進行油系統循環和過濾。

◇運行一段時間后，取樣送檢分析，以判別油箱及內部管路是否存在污染物影響初裝長城新油質量，如無影響，則可開展后續定期跟蹤檢測。本次試驗中，運行一段時間后的油樣檢測數據見表5，檢測數據滿足質量指標，可以開機開始正常生產加工。

表5 運行一段時間后的油樣檢測結果

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

試驗跟蹤結果

長城M0016B 磨削油在YKZ7230 數控蝸桿砂輪磨齒機上正常生產加工后試驗跟蹤結果見表6。

從表6 可以看出，在應用試驗過程中，長城M0016B 磨削油運動黏度（40 ℃）、最大無卡咬負荷PB、銅片腐蝕、酸值及水分指標保持穩定，表明長城油品整體性能表現穩定。結合現場齒輪生產加工情況，自長城M0016B 在現場應用以來，現場一直處于滿負荷加工狀態，加工齒輪件精度等級達到ISO1328-1:2013 標準6 級以上，齒面粗糙度為Ra0.3～0.4 μm， 表明長城M0016B 磨削油完全滿足現場高精度磨齒機磨削工藝要求。

經濟效益分析

根據客戶提供的單臺磨齒機每月補加油品量數據，應用長城M0016B 磨削油的磨齒機每月補加油品量對比進口某品牌磨削油降低120 L。經測算，單臺磨齒機全年成本下降率約為33.3%。

結論

通過現場油品應用試驗跟蹤監測，長城M0016B 磨削油的各項指標性能穩定，加工齒輪件精度達到精度要求，完全能夠滿足現場高精度磨齒機加工要求。在此基礎上，現場已逐步擴大長城M0016B 磨削油使用范圍，通過混兌的形式補加置換進口某品牌舊油。截止目前，全部換用長城M0016B 磨削油的高精度磨齒機加工正常，產品表面質量和精度滿足要求。該企業的磨削油替代，降低了用油量和采購成本，為客戶創造了直接的經濟效益。