采用11軸加工（gōng）中心提高生產精密齒輪的效率（lǜ）
2013-5-17 來源： 作（zuò）者：
在很多情況下，自動化齒輪鏜磨作業（yè）是用於環狀齒輪鏜磨（mó）加工和（hé）齒輪內（nèi）表麵銑齒加工（gōng），這類金（jīn）屬加工作業通常需要使用價格昂貴的刀具，並且非常耗時（shí）。現在，使（shǐ）用一種專用研磨輪和一台高效的CNC加工中心便能夠縮（suō）短精密齒輪的生產過程。
Sicmat公司（sī）是一家對精密機械設備的齒（chǐ）輪傳動裝（zhuāng）置進行終加（jiā）工的領（lǐng）先企業，該公司為（wéi）汽車製造業和相關供貨企業提供經過終加工的齒輪傳動（dòng）裝置。在（zài）機床製造（zào）方麵，該公司采用自己的研磨輪技術進行（háng）齒輪（lún）加工。在齒輪加工作業中，Sicmat公司采用了（le）NUM公司研（yán）發的高效11軸（zhóu）CNC加（jiā）工中心和一種專用的外銑齒研磨輪進行加工，這使得Sicmat公司創出了（le）德國新標準，即（jí）當前在金（jīn）屬細研磨領域加工經過時效硬化的工件。
此類對齒輪傳（chuán）動裝置最後加工作業所加工的工件大多是為汽車製造業生產的中高檔齒輪。總的（de）來說，齒輪的研磨作業是在工件（jiàn）進（jìn）行表麵滲碳硬化的熱處理之前進行（háng）的。
可省去齒輪的研磨和磨削作業步驟
因為齒輪（lún）經過（guò）熱處理會產生變形，所以，齒輪隻進行磨（mó）削和研（yán）磨加（jiā）工作業。為此，Sicmat公司研製出了一台高效的Grono 250型齒輪鏜床。使用該研磨機床可為傳動器生產廠家提高生產質（zhì）量（liàng）。究其原因是（shì），使用這種高效的新型研（yán）磨機床（chuáng）能夠（gòu）省去齒輪的某些研磨和磨削作業步驟。自動化齒輪研磨通常使用高度專業化（huà）的、裝有加（jiā）工刀具的機床來進行環狀齒輪的鏜磨（mó）加工和齒輪（lún）內（nèi）表麵的磨削加工，這些加工所用的刀具價格昂（áng）貴，而且在機床上（shàng）進行安裝調試也非常費時。但是，Sicmat公司相信，通過一（yī）個帶有外齧合（hé）的研磨輪能夠改善加工程序的準確（què）度（dù），在很多工況下可以完全省去齒輪研磨加工作業。
圖1 Grono 250型齒（chǐ）輪鏜床裝有一個帶有外（wài）齒紋的專（zhuān）用研磨輪
高效的Grono 250型（xíng）齒輪（lún）鏜床具有一係（xì）列優點，如刀（dāo）具使用成本低，大大縮短並簡化了研磨機床刀具的調（diào）整時間。Sicmat公司在這（zhè）方麵的第一步研究工作是與Turin大學的數學係、物理係（xì）和自（zì）然科學係合（hé）作進行的。合作研究的（de）結果表明，這樣的研磨輪在實（shí）踐中是能夠成功進行加工作業的，這也證明了（le）Sicmat公司研發人員（yuán）的觀點。借助於新的研磨輪（lún）和一個由NUM公司研發的高精度CNC加工中（zhōng）心的程序，Grono 250型齒輪鏜床能夠進行齒輪的精準研磨。CNC加（jiā）工中心采用的程序（xù）是專門用於控製齒輪形態的。這種加工過程是在刀（dāo）具進行表麵滲碳硬化的熱處理（lǐ）之後進行的。因（yīn）為這樣便可以省略對齒輪（lún）的研磨（mó）和磨削作業步驟。
Grono 250型齒輪鏜床（chuáng）設置有8個“普通軸”運動軸，有3個進一步進行研磨和磨削加工的方向。這8個運動軸（zhóu）連接在一個機器人輔助作業的裝載（zǎi）裝置上，由NUM-Flexium- CNC加工（gōng）中心進行控製。
圖2 整台齒輪研磨（mó）和磨削設（shè）備的示意圖。Grono 250型（xíng）齒輪鏜床使用NUM公司CNC加工中（zhōng）心技術進（jìn）行控製
確保加工部件的穩（wěn）定性
NUM-Drive-C型11軸伺服驅動裝置裝有若（ruò）幹NUM MDLL 3050型伺服供電單元。每個供電單元可提供50kW的直流電。該裝置的製動能可回收利用，這樣便可使整個伺（sì）服驅動裝（zhuāng）置的效率達到最大化。各個主加工軸由多（duō）個直驅電動機驅（qū）動。功率強的電動機用（yòng）於驅動新研發的研磨輪和加工工件。這些功率強的電動機轉矩大，其（qí）同（tóng）步性和控製通過一個由（yóu）NUM集團公司研發的專門應用軟件來實現。對（duì）於成功的齒輪自動化研磨過程來說，一個（gè）重要的條件是使用部件具有很高（gāo）的機械剛性。這（zhè）樣才能夠達（dá）到精準的、且重複（fù）性強的研磨效果。為此，Sicmat公司決定，利用現有的（de）機加工平台作為Raso TP 250型齒輪鏜（táng）床（chuáng）的研發基礎，這是該公司齒輪（lún）研磨機（jī）床的代表作（zuò）。
圖3 該圖展示的11根運動軸的作用是使齒輪加工機床與各（gè）種傳動形式以及各種傳動（dòng）功率大小相匹配
該機加（jiā）工平台在不斷實現最（zuì）佳化，不（bú）僅有足夠的剛性（xìng），而且還具有良好的減振性能。該機加（jiā）工平台的底板由鋼製（zhì）件通過電焊製成（chéng），並帶有振蕩緩衝裝置。該機加（jiā）工平台（tái）的（de）緩衝梁、機架和尾座為鑄鐵件。因為是這樣的結構，所以該機（jī）加工（gōng）平台可接近性能好，便於進行（háng）齒輪加工作業，且便於維修和保養（yǎng）。垂直的工件（jiàn）定位裝置使得連接另一個（gè）自動化加工過程變得簡便。Grono 250型齒輪鏜床在齒輪研磨的每個過程中均（jun1）自動實現加工效益的最大（dà）化。通常使（shǐ）用普通齒輪加工機床進行工件表麵滲碳硬化熱處理時，是通（tōng）過機器人（rén）輔助操作（zuò）並借助於齒輪加（jiā）工生產線傳送帶上的一個張緊裝置（zhì）進行（háng）張緊的，因為這樣可以隨（suí）時測量相關型（xíng）號齒輪（lún）的外（wài）徑大小，即在對齒輪進行研磨加工之前，在一個一（yī）體化設置的（de）檢測點來測量該齒輪的（de）外徑大小。在進行齒輪研磨加工時，該加工工件與第二個齒輪是同步進行的，推到銑齒加工處，並進行360°轉動。在加工齒輪（lún）轉動時，始（shǐ）終持續（xù）測量（liàng）兩個軸之間的偏移。這種方式能（néng）夠（gòu）確定工件的加工餘量，且相應的數據會傳輸到Flexium- CNC加工中心係統。
圖4 帶有NUM-Flexium- CNC加工中心係統的Grono 250齒輪鏜床的配電（diàn）箱
采（cǎi）用主-從動組態裝置防止延（yán）滯
在完成加工齒輪（lún）的外徑測量後，由一個機器人輔助操作單元將加工齒（chǐ）輪傳遞（dì）到研磨設備處。在這裏，加工齒輪首先被標注，然後該加工齒輪在所要求的轉數下進（jìn）行研（yán）磨，並與一個新的銑齒的研磨輪同步（bù）轉動。如果出現研磨輪逐步齧合到加工齒輪，那麽，此時兩個軸便會在一個特定的主-從動組態裝置裏工作，從動軸不會出現延滯。為了實現這（zhè）一目標，NUM公司不得不為加工工件電動機研發出第二個主動軸，對兩個軸的轉數必須（xū）進行高精度控製。通過兩個軸轉動的相對同步的匹配變化來實（shí）現加工齒輪研磨過程的精密調整。
目前使用的一代Grono 250型齒輪鏜床心軸的最（zuì）大轉數為7000r/min。為了更加精確地（dì）控製加工齒（chǐ）輪的（de）研磨過程，Sicmat公司現（xiàn）在研發的齒輪加工機床的心軸最大轉數已達到（dào）10000r/min。
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