磨齒加工技術(shù)最新的進(jìn)展

  采用磨齒加工的齒輪具有低傳動(dòng)噪音、高傳動(dòng)效率和長(cháng)使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。磨齒加工曾被認為是一種用于航空或其它高技術(shù)領(lǐng)域的昂貴齒輪加工手段。但現在，觀(guān)念已經(jīng)改變：磨齒機的效率提高了，砂輪性能也更好，高額成本得以大幅下降。由此，磨齒加工已開(kāi)始大規模應用于齒輪加工中，如汽車(chē)、摩托車(chē)齒輪的制造，而且已達到普遍應用的程度。事實(shí)上，所有一級汽車(chē)齒輪供應商為保持競爭力，已普遍擁有磨齒機。汽車(chē)工業(yè)在未來(lái)2～5年內將逐漸成為硬齒面加工最大的增長(cháng)市場(chǎng)。由于磨齒加工能去掉熱處理畸變，因此許多齒輪箱均使用磨削齒輪，以更好地控制傳動(dòng)空程和噪音。磨齒加工工藝在整個(gè)齒輪行業(yè)中已基本成熟并在快速增長(cháng)。

    磨齒機的進(jìn)步

    今天的磨齒機比十年前的同類(lèi)型機床的效率提高了許多。這來(lái)源于一系列重大改進(jìn)：

    1 機載測量

    許多磨齒機因配備了機載測量系統而變得更為精確。由于使用了在機測量，不必將齒輪從工作臺上拆卸下來(lái)送到其它地方去檢測，避免了再加工時(shí)的二次安裝誤差。加工時(shí)，先由機載測量系統初步分析齒輪，再將實(shí)測參數與理論設計參數對比，求出所需修正量，控制系統采集到這些修正數據后自動(dòng)調整磨齒加工狀態(tài)，然后再進(jìn)行磨齒和測量。如此反復循環(huán)，直至達到所需的精度要求。一體化機載測量和機載修正系統使現代磨齒機更加高效。

    在國內，如秦川發(fā)展股份有限公司的YK75100型成型砂輪磨齒機，配以成都工具研究所的CEP 1000型上置式齒輪測量系統，已成功嘗試了開(kāi)環(huán)式在機測量(實(shí)測數據的反饋與控制還需人工完成)。但就國內整體水平而言，加工與測量的精度還需進(jìn)一步提高。

    2 直驅電機

    近年來(lái)，結構緊湊的直驅電機在砂輪主軸和齒輪工件主軸上的使用日漸增加。直驅主軸可避免傳動(dòng)鏈誤差。因此，在“修砂輪—磨齒輪”循環(huán)中運用直驅電機，并配以較好的砂輪和多軸聯(lián)動(dòng)控制，可消除切削紋、偏畸幾何形狀、齒輪使用噪音的高頻誤差及有害振動(dòng)。

    3 自動(dòng)化

   “自動(dòng)化”一詞越來(lái)越多地應用于磨齒加工特別是流程化生產(chǎn)中，包括工件安裝、換刀以及與工件流程同步的庫存分類(lèi)等。自動(dòng)化消除了機器空轉時(shí)間并有利于減少工序間等待時(shí)間。

    4 磨齒機軟件

    基于Windows的軟件也像應用于個(gè)人計算機一樣，廣泛應用于今天的磨齒機中(如基于Windows的設計系統和數控系統)。以前只能以紙繪圖，現在，圖形界面和算法軟件相結合的設計加修正軟件包可使齒輪幾何尺寸設計程序化和局部制造仿真化。

    驅動(dòng)、滾珠絲杠和位置傳感器三者間的高精度閉環(huán)控制因軟件的應用而得以實(shí)現。許多新一代磨齒機的部件配有與驅動(dòng)單元分離的位置傳感器，因而具有更高的精度和熱穩定性。絕對式位移傳感器和絕對編碼技術(shù)保證了在高定位精度前提下，反饋數據的高速傳輸和機床傳動(dòng)的穩定性。

    5 機床外形

    如今的磨齒機外形更小，占地更少，這使制造商能更好地使用有限的生產(chǎn)區域，以“創(chuàng )造”更多可用空間，不必把錢(qián)花在擴建廠(chǎng)房的“磚塊與水泥”上，而用于購置設備。

    6 新材料砂輪

    先進(jìn)的陶瓷結合劑砂輪和電鍍立方氮化硼(CBN)砂輪有著(zhù)同樣高的生產(chǎn)效率。由于“混合顆?！毙秃铣晌镏惺褂昧诵虏牧弦约罢辰庸に嚨倪M(jìn)步，提高了陶瓷結合劑砂輪的強韌性、形狀精度保持力、材料切除力和耐用性。這些優(yōu)異性能來(lái)源于高性能顆粒結構和增大的孔隙度。同時(shí)，良好的顆粒結構減少了磨削壓力，降低了磨削溫度。

    現在，由于使用了高壓冷卻液系統的新冷磨型陶瓷磨粒，而使得電鍍CBN砂輪和陶瓷結合劑砂輪的選擇變得困難。但電鍍CBN砂輪比陶瓷結合劑砂輪操作簡(jiǎn)單，安裝時(shí)間短，對操作者技術(shù)能力要求較低，提供了一個(gè)相對CBN磨粒陶瓷結合劑砂輪更可行的低成本選擇。

    美國Reishauer公司用他們的“冷磨削”工藝測試了這些陶瓷砂輪，結論是：①最新的氧化鋁磨粒和陶瓷磨粒砂輪可產(chǎn)生與CBN磨粒陶瓷結合劑砂輪相同或更小的壓力。②與預期相反，陶瓷砂輪比CBN砂輪效率更高且耐用。③與電鍍CBN砂輪不同，陶瓷砂輪能在磨齒機上重修鋒利，而電鍍CBN砂輪必須送回原廠(chǎng)修磨。

    陶瓷砂輪有較高切削速度(如60m/s)，故適用于齒輪的大規模生產(chǎn)。這種磨輪比以前其它磨輪(如氧化鋁砂輪)有更長(cháng)的使用壽命。新的砂輪技術(shù)更多地使用在磨削加工產(chǎn)量最大的200mm及以下尺寸齒輪的蝸桿砂輪中。

    7 磨削費用的降低

    如今，磨齒成本大幅下降，其原因很多，如基于模塊化設計的高性?xún)r(jià)比機型、數控系統、流程化生產(chǎn)等，即使是綜合了前述所有先進(jìn)技術(shù)的磨齒機也比以前的機型便宜得多，大批量生產(chǎn)使單件生產(chǎn)周期比以前縮短了50%～70%，損耗品(砂輪和金剛石修正器等)成本也大幅下降。