采用11軸加工中心提高生產（chǎn）精密（mì）齒輪的效率
2013-5-17 來源： 作（zuò）者：
在很多情況下，自動化齒輪鏜磨作業是用於環（huán）狀齒輪鏜磨加工和齒（chǐ）輪內（nèi）表麵銑齒加（jiā）工，這類金屬加工作業通常需要使用價格昂（áng）貴的刀具，並且非（fēi）常耗時。現在，使用一種專用研磨輪和一台高效的CNC加（jiā）工中心便能夠縮短精密齒（chǐ）輪的生產過程。
Sicmat公司是（shì）一家對精密機械設備的齒輪傳動裝置進行終加工的領先（xiān）企業，該公司為汽車製造業和相關供貨企業提供（gòng）經過終（zhōng）加工的齒輪傳動裝置。在機床製造方麵，該公司采用自己的研磨輪技術進行齒輪加工。在齒輪加工作業中（zhōng），Sicmat公司采用了（le）NUM公司研發的高效（xiào）11軸CNC加工中心和一種專用的外銑齒研磨輪（lún）進（jìn）行加工，這使得Sicmat公司創出了德國新標準，即當前（qián）在金屬細研磨領域加（jiā）工經過時效硬化的（de）工件。
此類對齒輪傳動裝置最後加（jiā）工作業所加工的工件大多是為汽車製造業生（shēng）產的中高（gāo）檔齒輪。總的來說，齒輪的研磨作業（yè）是在（zài）工件進行表（biǎo）麵滲碳硬化的熱處理之前進行的。
可省去齒輪的研磨和磨削作業步驟
因為齒輪經（jīng）過熱處理會產生變形，所以，齒輪隻進行磨削和研磨加工（gōng）作業。為此，Sicmat公司研製出了一台高效的（de）Grono 250型（xíng）齒（chǐ）輪鏜床（chuáng）。使用該研（yán）磨機床可為傳動器生產廠家提高生產質量。究其原因是，使用這種（zhǒng）高效的新型研磨機床能夠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的、裝有加工刀具的機床來進行環狀齒輪的鏜（táng）磨加工和（hé）齒輪內表麵的磨削加工，這些（xiē）加工所用的刀具（jù）價格昂貴（guì），而且在機床上進（jìn）行安裝調試也非常費時。但是，Sicmat公司相信，通過（guò）一個帶有外齧合的研磨輪能夠改善加工程序的準確度，在（zài）很多（duō）工況下可（kě）以（yǐ）完全省去齒輪研磨加工作業。
圖1 Grono 250型齒輪鏜床裝（zhuāng）有一個帶有外（wài）齒紋的專用研磨輪
高效的Grono 250型齒輪鏜床具有一（yī）係列優點，如刀具使用成本低，大大縮短並（bìng）簡化了研磨機床刀具的調整時間。Sicmat公司在這方麵的第一步（bù）研究工作是與（yǔ）Turin大學的（de）數學係、物理係和自然科學係合作進行的。合作研究（jiū）的結果表明（míng），這樣的研磨輪在實踐（jiàn）中是能夠成功進行加工作業的，這也證（zhèng）明了Sicmat公司研發人員的觀點。借助於（yú）新的研磨輪和一個由NUM公司研發的高（gāo）精（jīng）度CNC加工中心的程序，Grono 250型齒輪鏜床（chuáng）能夠進行齒輪的精（jīng）準研磨。CNC加工中心采用的程序是專門用於控製齒（chǐ）輪形態的。這種加工過程是在刀具進（jìn）行表麵滲（shèn）碳硬化的熱處理之（zhī）後進行的。因為這樣便可以省略對齒輪的研磨和磨（mó）削作業步驟。
Grono 250型齒輪鏜床設置有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個運動軸連接（jiē）在（zài）一個機器人輔助作業的裝載裝置上，由NUM-Flexium- CNC加工中心進行控製。
圖2 整台（tái）齒輪研（yán）磨和磨削設（shè）備的示意（yì）圖。Grono 250型（xíng）齒輪鏜床使用NUM公司CNC加工中心技術進行控（kòng）製
確保加工部件的穩（wěn）定性
NUM-Drive-C型11軸伺（sì）服驅動裝置裝有若幹NUM MDLL 3050型伺服供電單元。每個供電單元（yuán）可提供50kW的直流電。該（gāi）裝（zhuāng）置的製動能可回收利用，這樣便可使整個伺服驅動裝置的（de）效率達（dá）到最大化。各個主加工軸由多個直驅電（diàn）動機（jī）驅（qū）動。功率強的電動機用於驅動新研發的研磨輪和加（jiā）工工件。這些功率強的電動（dòng）機轉矩大，其同步性和控製通過一個由NUM集團公司（sī）研發的專門應用軟件來實現。對於成功（gōng）的齒（chǐ）輪自動化研磨過程來（lái）說，一個重要的條件是使用部件具有很高的機械剛性。這樣才能（néng）夠達到精準的、且重複性強的研磨效果。為此，Sicmat公司決定，利用現有的機加工平台作為Raso TP 250型（xíng）齒（chǐ）輪鏜床的研發基礎，這是該公司齒輪研磨機床的代表作（zuò）。
圖3 該（gāi）圖展示（shì）的11根運（yùn）動軸的作用是使齒輪加工機床與各種傳動形式以及各種傳動功率大小相（xiàng）匹配
該機加（jiā）工平台在不斷實現最佳化，不僅有足夠的剛性，而且還具有良好的減振性能。該機加工平台的底板由鋼製件通（tōng）過電焊製成，並帶有振蕩緩（huǎn）衝裝置。該機加工平（píng）台的緩衝梁（liáng）、機架和尾（wěi）座為鑄鐵件。因為是這（zhè）樣的（de）結構，所以該機加工平台可（kě）接近性能（néng）好，便於進行齒輪加工作業，且便於（yú）維修和保養。垂直的工件定位裝置使得連接另一個自動化加工過程變得簡便。Grono 250型齒輪鏜床在齒輪研磨的（de）每個過程（chéng）中均自動實現加工效益（yì）的最大化。通常使用普通齒輪加工（gōng）機床進行工件表麵滲碳硬化熱處理時，是通過機器人輔助操作並借助於齒輪加工生產線傳送帶上的一（yī）個張緊裝置進行張緊的，因為這樣可以（yǐ）隨時測（cè）量相關型（xíng）號齒輪（lún）的外徑（jìng）大小，即在對齒輪進（jìn）行研磨加工之前，在一個一體化（huà）設置的檢測點來測量該齒輪的外徑大小。在進行（háng）齒輪研磨加工時，該加工工（gōng）件與第二個齒（chǐ）輪是同步進行的，推到（dào）銑齒加工處，並進行360°轉動。在加工齒輪轉動時，始終持續測量兩（liǎng）個軸之（zhī）間的偏移（yí）。這種方式能夠（gòu）確定工件的（de）加工餘量（liàng），且相應的數（shù）據會傳（chuán）輸到Flexium- CNC加工中心係統。
圖（tú）4 帶有（yǒu）NUM-Flexium- CNC加工中心係統的Grono 250齒輪鏜床的配電（diàn）箱
采用主-從動組態裝置防止延滯
在完成加工齒輪的外徑測（cè）量後，由一個機器人輔助（zhù）操作單元將加（jiā）工齒輪傳遞到研磨設備處。在這裏，加工齒輪首先被標注，然後該加工齒輪在所要（yào）求的轉數下進行研磨，並與一個新的銑齒的研磨輪同步轉（zhuǎn）動。如果出現研磨輪（lún）逐步齧（niè）合到加工（gōng）齒輪，那麽，此時兩（liǎng）個軸（zhóu）便會在（zài）一個特定的主-從動組態裝置裏工作，從動軸不會出現延滯。為了實現這一目標，NUM公司不得不為加工（gōng）工件電動機研發出第二個主動軸，對兩個軸的轉數必須進行高精度控（kòng）製。通（tōng）過兩個軸轉動（dòng）的相對同步的匹配變化來實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（de）最大（dà）轉數為7000r/min。為了更加精確地（dì）控製加工齒輪的研磨過程，Sicmat公司現在研發的齒輪加工機床的心軸最大轉數（shù）已達到10000r/min。
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如（rú）果您有機床行業、企業相關新聞稿件發表，或進行資訊合作，歡迎聯係本網編輯部， 郵箱（xiāng）：skjcsc@vip.sina.com
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