縮小齒輪加工中的效率差距
發布時間：
2022-04-28 15:54
齒輪零件和錐齒輪制造商正在不斷尋求替代傳統加工工藝的生產方法。在選定機床時，靈活性最大化已成為主要的考慮因素，因為企業不愿局限于相對較小的齒輪細分市場。德國HellerMaschinenfabrikGmbH公司通過與Voith公司的精誠合作，已開發出能顯著提高生產效率的工藝，其預銑削和齒輪銑削工序往往可以在單一機床上完成。
值得注意的是，齒輪銑削近來已列入一些機床制造商的熱門話題。實際上，顯而易見，我們可以使用在五軸加工方面的現有能力挖掘加工中心傳統應用范圍之外的新應用領域。Heller也致力于此。Heller公司的總部位于德國尼爾廷根，繼在2009年秋季推出新的F系列后，Heller在五軸技術應用方面又前進了一步。齒輪銑削提供了挖掘五軸加工中心F系列和已經通過驗證的MCH-C系列所有潛力的機會，并且得以有機會充分利用機床的能力和各種加工可能性。最后，Heller通過與Voith密切合作，共同研發了適合特定應用領域的新工藝。兩家公司都對該工藝提交了專利申請，期望藉此在業內引起轟動。
當齒輪細分市場的傳統制造商繼續專注于齒輪加工的專用機床和刀具時，加工中心制造商則針對各種應用和使用專用軟件實現齒輪建模的解決方案提供完整的加工。此類加工基于數學方法，允許通過CAD/CAM工藝生成完美的槽形。根據齒輪技術文獻可以知道，目前還沒有綜合數學模型，例如錐齒輪齒系統。因此，用于CAD/CAM工藝的每個CAD模型即為近似模型。傳統切齒機床基于特定的機床結構，具有對應的運動學特性。此類機床根據輸入到機床中的設置參數生成相應的齒形。盡管類似于滾齒工藝，但Heller采用的方法完全與之不同：將圖紙上指定的齒輪參數直接輸入到機床控制面板中。然后，控制面板使用該數據實時生成適合粗加工和精加工的五軸切削路徑。這樣一來，就無需數學上精確的3D幾何模型。相反，應使用來自圖紙的預定義齒輪數據。測量機床將報告可直接輸入到機床控制面板中的補償數據以便進行處理。這種方法的另一主要好處是當前的刀具數據(如刀具磨損)可以實時并入正在進行的工藝中。因此，精度相應得到提高。除齒間加工外，HELLER也提供半成品的預銑削工藝。由此第一次裝夾就能夠實現外輪廓與內輪廓的完整預切削，而在第二次裝夾時進行銑齒。為了改進工藝控制，還開發了特別改編的NC程序。這樣一來，就能夠在單一機床上加工整個工件。
生產效率提高2倍
進行相應編程時，有其他五軸加工中心聲稱他們的加工中心也同樣通用且適合齒輪銑削。例如，使用立銑刀可提供高度靈活性。但是，根據Heller的業務開發經理HannesZipse博士所言，這種方法不是特別高產高效。"我們的加工通常具有高切屑去除率，目的在于齒輪銑削時獲得同樣的結果。因此，我們與山特維克可樂滿密切合作，共同開發訂制的帶可轉位刀片的齒冠銑削刀具(crown-millingcutter)，例如滾刀型刀具。這起到很重要的作用，與傳統加工方法相比，生產效率提高了2倍。這意味著齒間距越寬，可獲得的生產效率也就越高。"生產效率水平在本質上取決于機床的靜態和動態穩定性。在Heller的技術開發主管ReinholdSiegler看來，這是其中最重要的一點："非常緊湊的夾緊是必要條件。這意味著在我們的解決方案中，托盤夾頭非常靠近托盤上緣，以便牢牢夾緊齒輪或錐齒輪。其他好處包括我們異常堅固的主軸、高剛性的機械元件以及使用很適合要求苛刻的粗加工工藝的短式刀具。這就是為什么我們在粗加工工序中能獲得較立式加工工藝更高生產效率的另一個原因。
專攻通用解決方案
新工藝毫無疑問能為不同尺寸的工件(起始模數為4)提供高效率的解決方案：較小的五軸加工中心機型FP2000適合最大720mm的直徑;較大的機型FP4000適合最大900mm的直徑;具有HSK100主軸錐度的機型MCH-C適合最高達1800mm的直徑;即將推出的新機床系列適合最高達3000mm的直徑。盡管換刀非常耗時，但對大批量的小齒輪生產而言，使用專用機床仍然非常高效。因此，Heller/Voith工藝不直接針對批量生產種類較少工件的傳統合同齒輪制造商。該解決方案面向于系統供應商，例如車輛制造商、機床或也使用該機床執行其他加工任務的機床零件制造商。齒輪箱制造商也對此有興趣，他們的產品也包括完整的組裝件。此解決方案尤其適用于大齒輪，因為Heller提供的機床和技術適合各種加工任務，并且為高效加工齒輪和錐齒輪帶來了附加好處。山特維克可樂滿的全球業務開發經理KennethSundberg認為這是非常激動人心的市場機會：近來顯示，市場上不斷推出針對齒輪零件和錐齒輪的加工解決方案。因此，山特維克可樂滿改進了標準刀具，并將新開發的產品并入銑削刀具中。迄今為止，我們對獲得的加工結果非常滿意。接下來我們將側重于硬銑削工藝。盡管可以使用整體硬質合金立銑刀，我們和Heller都相信使用特殊的齒冠銑削刀具和側銑刀具將提供更高的生產效率和經濟效率。"潛在的目標客戶更高興聽到，該工藝無需產生依賴性(例如依賴特定的軟件)就能為他們提供所需的靈性和生產效率。
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