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缩小齿轮加工中的效率差距

发布时间：

2022-04-28 15:54

　　齿轮零件和锥齿轮制造商正在不断寻求替代传统加工工艺的生产方法。在选定机床时，灵活性最大化已成为主要的考虑因素，因为企业不愿局限于相对较小的齿轮细分市场。德国HellerMaschinenfabrikGmbH公司通过与Voith公司的精诚合作，已开发出能显著提高生产效率的工艺，其预铣削和齿轮铣削工序往往可以在单一机床上完成。

　　值得注意的是，齿轮铣削近来已列入一些机床制造商的热门话题。实际上，显而易见，我们可以使用在五轴加工方面的现有能力挖掘加工中心传统应用范围之外的新应用领域。Heller也致力于此。Heller公司的总部位于德国尼尔廷根，继在2009年秋季推出新的F系列后，Heller在五轴技术应用方面又前进了一步。齿轮铣削提供了挖掘五轴加工中心F系列和已经通过验证的MCH-C系列所有潜力的机会，并且得以有机会充分利用机床的能力和各种加工可能性。最后，Heller通过与Voith密切合作，共同研发了适合特定应用领域的新工艺。两家公司都对该工艺提交了专利申请，期望藉此在业内引起轰动。

　　当齿轮细分市场的传统制造商继续专注于齿轮加工的专用机床和刀具时，加工中心制造商则针对各种应用和使用专用软件实现齿轮建模的解决方案提供完整的加工。此类加工基于数学方法，允许通过CAD/CAM工艺生成完美的槽形。根据齿轮技术文献可以知道，目前还没有综合数学模型，例如锥齿轮齿系统。因此，用于CAD/CAM工艺的每个CAD模型即为近似模型。传统切齿机床基于特定的机床结构，具有对应的运动学特性。此类机床根据输入到机床中的设置参数生成相应的齿形。尽管类似于滚齿工艺，但Heller采用的方法完全与之不同：将图纸上指定的齿轮参数直接输入到机床控制面板中。然后，控制面板使用该数据实时生成适合粗加工和精加工的五轴切削路径。这样一来，就无需数学上精确的3D几何模型。相反，应使用来自图纸的预定义齿轮数据。测量机床将报告可直接输入到机床控制面板中的补偿数据以便进行处理。这种方法的另一主要好处是当前的刀具数据(如刀具磨损)可以实时并入正在进行的工艺中。因此，精度相应得到提高。除齿间加工外，HELLER也提供半成品的预铣削工艺。由此第一次装夹就能够实现外轮廓与内轮廓的完整预切削，而在第二次装夹时进行铣齿。为了改进工艺控制，还开发了特别改编的NC程序。这样一来，就能够在单一机床上加工整个工件。

　　生产效率提高2倍

　　进行相应编程时，有其他五轴加工中心声称他们的加工中心也同样通用且适合齿轮铣削。例如，使用立铣刀可提供高度灵活性。但是，根据Heller的业务开发经理HannesZipse博士所言，这种方法不是特别高产高效。"我们的加工通常具有高切屑去除率，目的在于齿轮铣削时获得同样的结果。因此，我们与山特维克可乐满密切合作，共同开发订制的带可转位刀片的齿冠铣削刀具(crown-millingcutter)，例如滚刀型刀具。这起到很重要的作用，与传统加工方法相比，生产效率提高了2倍。这意味着齿间距越宽，可获得的生产效率也就越高。"生产效率水平在本质上取决于机床的静态和动态稳定性。在Heller的技术开发主管ReinholdSiegler看来，这是其中最重要的一点："非常紧凑的夹紧是必要条件。这意味着在我们的解决方案中，托盘夹头非常靠近托盘上缘，以便牢牢夹紧齿轮或锥齿轮。其他好处包括我们异常坚固的主轴、高刚性的机械元件以及使用很适合要求苛刻的粗加工工艺的短式刀具。这就是为什么我们在粗加工工序中能获得较立式加工工艺更高生产效率的另一个原因。

　　专攻通用解决方案

　　新工艺毫无疑问能为不同尺寸的工件(起始模数为4)提供高效率的解决方案：较小的五轴加工中心机型FP2000适合最大720mm的直径;较大的机型FP4000适合最大900mm的直径;具有HSK100主轴锥度的机型MCH-C适合最高达1800mm的直径;即将推出的新机床系列适合最高达3000mm的直径。尽管换刀非常耗时，但对大批量的小齿轮生产而言，使用专用机床仍然非常高效。因此，Heller/Voith工艺不直接针对批量生产种类较少工件的传统合同齿轮制造商。该解决方案面向于系统供应商，例如车辆制造商、机床或也使用该机床执行其他加工任务的机床零件制造商。齿轮箱制造商也对此有兴趣，他们的产品也包括完整的组装件。此解决方案尤其适用于大齿轮，因为Heller提供的机床和技术适合各种加工任务，并且为高效加工齿轮和锥齿轮带来了附加好处。山特维克可乐满的全球业务开发经理KennethSundberg认为这是非常激动人心的市场机会：近来显示，市场上不断推出针对齿轮零件和锥齿轮的加工解决方案。因此，山特维克可乐满改进了标准刀具，并将新开发的产品并入铣削刀具中。迄今为止，我们对获得的加工结果非常满意。接下来我们将侧重于硬铣削工艺。尽管可以使用整体硬质合金立铣刀，我们和Heller都相信使用特殊的齿冠铣削刀具和侧铣刀具将提供更高的生产效率和经济效率。"潜在的目标客户更高兴听到，该工艺无需产生依赖性(例如依赖特定的软件)就能为他们提供所需的灵性和生产效率。