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      采用11軸加工中心提高生產精密齒輪的效率
      2013-5-17  來源:  作者:
           在很多情況下,自動化齒輪鏜磨作業是用于環狀齒輪鏜磨加工和齒輪內表面銑齒加工,這類金屬加工作業通常需要使用價格昂貴的刀具,并且非常耗時?,F在,使用一種專用研磨輪和一臺高效的CNC加工中心便能夠縮短精密齒輪的生產過程。
           
          Sicmat公司是一家對精密機械設備的齒輪傳動裝置進行終加工的領先企業,該公司為汽車制造業和相關供貨企業提供經過終加工的齒輪傳動裝置。在機床制造方面,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,Sicmat公司采用了NUM公司研發的高效11軸CNC加工中心和一種專用的外銑齒研磨輪進行加工,這使得Sicmat公司創出了德國新標準,即當前在金屬細研磨領域加工經過時效硬化的工件。
            
          此類對齒輪傳動裝置最后加工作業所加工的工件大多是為汽車制造業生產的中高檔齒輪??偟膩碚f,齒輪的研磨作業是在工件進行表面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
           
          因為齒輪經過熱處理會產生變形,所以,齒輪只進行磨削和研磨加工作業。為此,Sicmat公司研制出了一臺高效的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量。究其原因是,使用這種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磨加工和齒輪內表面的磨削加工,這些加工所用的刀具價格昂貴,而且在機床上進行安裝調試也非常費時。但是,Sicmat公司相信,通過一個帶有外嚙合的研磨輪能夠改善加工程序的準確度,在很多工況下可以完全省去齒輪研磨加工作業。
       
      Grono 250型齒輪鏜床
         

      圖1 Grono 250型齒輪鏜床裝有一個帶有外齒紋的專用研磨輪
       
           高效的Grono 250型齒輪鏜床具有一系列優點,如刀具使用成本低,大大縮短并簡化了研磨機床刀具的調整時間。Sicmat公司在這方面的第一步研究工作是與Turin大學的數學系、物理系和自然科學系合作進行的。合作研究的結果表明,這樣的研磨輪在實踐中是能夠成功進行加工作業的,這也證明了Sicmat公司研發人員的觀點。借助于新的研磨輪和一個由NUM公司研發的高精度CNC加工中心的程序,Grono 250型齒輪鏜床能夠進行齒輪的精準研磨。CNC加工中心采用的程序是專門用于控制齒輪形態的。這種加工過程是在刀具進行表面滲碳硬化的熱處理之后進行的。因為這樣便可以省略對齒輪的研磨和磨削作業步驟。
           
          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個運動軸連接在一個機器人輔助作業的裝載裝置上,由NUM-Flexium- CNC加工中心進行控制。
         
      整臺齒輪研磨和磨削設備的示意圖
       
       

      圖2 整臺齒輪研磨和磨削設備的示意圖。Grono 250型齒輪鏜床使用NUM公司CNC加工中心技術進行控制
       
       
          確保加工部件的穩定性
            
          NUM-Drive-C型11軸伺服驅動裝置裝有若干NUM MDLL 3050型伺服供電單元。每個供電單元可提供50kW的直流電。該裝置的制動能可回收利用,這樣便可使整個伺服驅動裝置的效率達到最大化。各個主加工軸由多個直驅電動機驅動。功率強的電動機用于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,其同步性和控制通過一個由NUM集團公司研發的專門應用軟件來實現。對于成功的齒輪自動化研磨過程來說,一個重要的條件是使用部件具有很高的機械剛性。這樣才能夠達到精準的、且重復性強的研磨效果。為此,Sicmat公司決定,利用現有的機加工平臺作為Raso TP 250型齒輪鏜床的研發基礎,這是該公司齒輪研磨機床的代表作。
         
       采用11軸加工中心提高生產精密齒輪的效率
       

      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種傳動形式以及各種傳動功率大小相匹配
       
           
           該機加工平臺在不斷實現最佳化,不僅有足夠的剛性,而且還具有良好的減振性能。該機加工平臺的底板由鋼制件通過電焊制成,并帶有振蕩緩沖裝置。該機加工平臺的緩沖梁、機架和尾座為鑄鐵件。因為是這樣的結構,所以該機加工平臺可接近性能好,便于進行齒輪加工作業,且便于維修和保養。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每個過程中均自動實現加工效益的最大化。通常使用普通齒輪加工機床進行工件表面滲碳硬化熱處理時,是通過機器人輔助操作并借助于齒輪加工生產線傳送帶上的一個張緊裝置進行張緊的,因為這樣可以隨時測量相關型號齒輪的外徑大小,即在對齒輪進行研磨加工之前,在一個一體化設置的檢測點來測量該齒輪的外徑大小。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,并進行360°轉動。在加工齒輪轉動時,始終持續測量兩個軸之間的偏移。這種方式能夠確定工件的加工余量,且相應的數據會傳輸到Flexium- CNC加工中心系統。
       
       Grono 250齒輪鏜床的配電箱
       
       

      圖4 帶有NUM-Flexium- CNC加工中心系統的Grono 250齒輪鏜床的配電箱
       
       
          采用主-從動組態裝置防止延滯
           
           在完成加工齒輪的外徑測量后,由一個機器人輔助操作單元將加工齒輪傳遞到研磨設備處。在這里,加工齒輪首先被標注,然后該加工齒輪在所要求的轉數下進行研磨,并與一個新的銑齒的研磨輪同步轉動。如果出現研磨輪逐步嚙合到加工齒輪,那么,此時兩個軸便會在一個特定的主-從動組態裝置里工作,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制。通過兩個軸轉動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型齒輪鏜床心軸的最大轉數為7000r/min。為了更加精確地控制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已達到10000r/min。
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