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新聞動(dòng)態(tài)齒輪加工技術(shù)與裝備的發(fā)展趨勢(shì)分析
齒輪加工技術(shù)與裝備的發(fā)展趨勢(shì)分析
為適應(yīng)齒輪加工行業(yè)對(duì)制造精度、生產(chǎn)效率、清潔生產(chǎn)、提高質(zhì)量的要求，制齒機(jī)床及制齒技術(shù)出現(xiàn)了以下發(fā)展趨勢(shì)。
1.數(shù)控化
由于通過(guò)將機(jī)床的各運(yùn)動(dòng)軸進(jìn)行CNC控制及部分軸間進(jìn)行聯(lián)動(dòng)后，具有以下優(yōu)點(diǎn)：
（1）增加了機(jī)床的功能，如滾削小錐度及鼓形齒輪等變得簡(jiǎn)單。
（2）縮短了傳動(dòng)鏈，同時(shí)采用半閉環(huán)或全閉環(huán)控制后，通過(guò)數(shù)控補(bǔ)償可以提高各軸的定位精度和重復(fù)定位精度，從而提高了機(jī)床的加工精度及Cp值，增加了機(jī)床的可靠性。
（3）換品種時(shí)由于省去了計(jì)算及換分齒掛輪及差動(dòng)掛輪、進(jìn)給及主軸換擋的時(shí)間，插齒機(jī)還省去了換斜導(dǎo)軌的時(shí)間，從而減少了輔助加工時(shí)間，增加了機(jī)床的柔性。
（4）由于機(jī)械結(jié)構(gòu)變得簡(jiǎn)單了，可以設(shè)計(jì)得更有利于提高機(jī)床的剛性及把熱變形降到更底。
（5）各軸間沒(méi)有機(jī)械聯(lián)系，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)變得典型化，更利于實(shí)施模塊化設(shè)計(jì)及制造。
2.高速高效
齒輪加工機(jī)床如滾齒機(jī)、插齒機(jī)及磨齒機(jī)的高速化主要是指機(jī)床擁有高的刀具主軸轉(zhuǎn)速和高的工作臺(tái)轉(zhuǎn)速，它們是提高切削效率的主要指標(biāo)。
傳統(tǒng)機(jī)械滾齒機(jī)的滾刀主軸速度通常更高為500r/min,工作臺(tái)轉(zhuǎn)速更高為32r/min.隨著齒輪加工刀具性能的提高，齒輪加工機(jī)床的高速、高效切削得到了飛速發(fā)展和成熟，齒輪滾齒切削速度由100m/min,發(fā)展到可達(dá)500~600m/min,切削進(jìn)給速度由3~4mm/r發(fā)展到20mm/r,這使?jié)L齒機(jī)主軸的更高轉(zhuǎn)速可達(dá)5500r/min,工作臺(tái)更高轉(zhuǎn)速可達(dá)800r/min,機(jī)床部件移動(dòng)速度也高達(dá)10m/min;大功率主軸系統(tǒng)使機(jī)床可運(yùn)用直徑和長(zhǎng)度均較大的砂輪進(jìn)行磨削，有利于增加砂輪壽命，也有利于操作者選擇更優(yōu)的磨削參數(shù)來(lái)完成磨削加工。
高效加工是機(jī)床從各個(gè)方面采用了專(zhuān)用技術(shù)來(lái)得以保證：具有更佳吸振效果的鑄造床身；使機(jī)床具有更佳熱穩(wěn)定性的集成冷卻介質(zhì)循環(huán)系統(tǒng)；切削區(qū)保護(hù)隔板大傾角及光滑設(shè)計(jì)使干式切削產(chǎn)生的切屑迅速有效排出；具有用預(yù)載的、無(wú)隙滾珠絲桿驅(qū)動(dòng)的進(jìn)給系統(tǒng)；具有耐磨損直線(xiàn)導(dǎo)軌或采用PLC控制的定量潤(rùn)滑鑄鐵導(dǎo)軌等。電主軸的應(yīng)用使刀具主軸得到提高，而工作臺(tái)轉(zhuǎn)速的提高則是采用了高精度斜齒輪副或力矩電動(dòng)機(jī)。電主軸及力矩電動(dòng)機(jī)具有回轉(zhuǎn)精度高、無(wú)反向間隙和不用維修等優(yōu)點(diǎn)。
3.高精度
由于采用了高精度、具有預(yù)加負(fù)荷的高剛性直線(xiàn)導(dǎo)軌、滾珠絲桿、滾動(dòng)軸承、電主軸、力矩電動(dòng)機(jī)及數(shù)控技術(shù)，使高速加工條件下的齒輪加工機(jī)床精度得到保證并有所提高。電主軸精度一般為徑向振擺0.002mm,軸向0.001mm;環(huán)形轉(zhuǎn)矩伺服電動(dòng)機(jī)定位精度達(dá)0.5″，重復(fù)定位精度達(dá)0.01″；直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)軸的定位精度小于0.008mm,重復(fù)定位精度小于0.005mm.滾齒及插齒盡管為粗加工，但在高速切削的條件下仍能達(dá)到DIN6~7級(jí)精度，為其后的精加工工序獲得高精度提供了保證。
隨著磨齒機(jī)生產(chǎn)效率的提高、單件齒輪磨齒成本的降低以及汽車(chē)齒輪不斷追求提高精度的要求，市場(chǎng)對(duì)磨齒機(jī)的需求越來(lái)越大；同時(shí)，隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，各種機(jī)床間的功能延伸較容易實(shí)現(xiàn)。因此，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)壓力下，世界各主要制齒機(jī)床制造商企業(yè)紛紛加入生產(chǎn)以磨齒機(jī)為代表的齒輪精加工機(jī)床行列。這種趨勢(shì)的發(fā)展將使今后的汽車(chē)齒輪加工越來(lái)越多地采用滾-磨工藝。
4.功能復(fù)合
功能復(fù)合型機(jī)床是指在一臺(tái)機(jī)床上或工件一次裝夾中，可以完成多道工序加工，從而提高工件的加工效率甚至精度。目前齒輪加工機(jī)床主要有以下功能復(fù)合組合形式：
（1）自動(dòng)上料、車(chē)削、滾齒、倒棱、去毛刺、自動(dòng)下料。
（2）自動(dòng)上料、車(chē)削、滾齒、倒角、自動(dòng)下料。
（3）自動(dòng)上料、車(chē)削、滾齒、磨削、自動(dòng)下料。
（4）自動(dòng)上料、磨內(nèi)孔、車(chē)端面、磨齒輪、自動(dòng)下料。
（5）磨齒面、磨外圓、磨端面。
（6）自動(dòng)上料、倒棱去毛刺、剃齒、自動(dòng)下料。
（7）自動(dòng)上料、滾齒、倒角、去毛刺、自動(dòng)下料。
（8）自動(dòng)上料、銑弧齒錐齒輪、倒角、自動(dòng)下料。
（9）自動(dòng)上料、倒棱去毛刺、剃齒、甩干、自動(dòng)下料。
5.綠色環(huán)保
切削過(guò)程中應(yīng)用切削液可提高刀具壽命，改善加工表面質(zhì)量和利于排出切削熱而不致引起機(jī)床的熱變形。但是，在高速切削過(guò)程中切削液的飛濺和形成的油霧對(duì)生態(tài)環(huán)境，特別是操作者的健康特別有害。為此，通常是將加工區(qū)用護(hù)罩封閉起來(lái)，安裝上油霧分離器，使排出的只是不含油的霧，而切削油則重新流回機(jī)床內(nèi)循環(huán)利用。但這并不能從根本上解決環(huán)保問(wèn)題，因?yàn)樽冑|(zhì)切削液的更換排放會(huì)嚴(yán)重污染環(huán)境。
濕式齒輪加工中消耗的切削液及切削液附加裝置的費(fèi)用占加工成本的20%左右，采用高速干式切削能提高2~3倍以上的加工效率，刀具的使用壽命是濕式切削的2~5倍，因此，干式切削降低了單件齒輪的加工成本。
高速干式切削既可減少切削液的消耗和冷卻處理裝備，又可避免對(duì)環(huán)境造成污染，還能提高生產(chǎn)效率，降低單件齒輪的制造成本。因此，高速干式切削成為齒加工機(jī)床制造商多年來(lái)追求的目標(biāo)和發(fā)展方向。隨著齒輪加工機(jī)床的高速化，機(jī)床剛性的提高，良好的抗振性及排屑技術(shù)的完善，以及干式高速切削刀具的進(jìn)一步發(fā)展，高速干切已在切齒機(jī)床上全面實(shí)現(xiàn)。
6.智能化
數(shù)字化控制技術(shù)、傳感器技術(shù)、信息技術(shù)和網(wǎng)絡(luò)控制技術(shù)結(jié)合在一起，使數(shù)控齒輪加工機(jī)床的智能化水平更高。
齒輪加工機(jī)床要實(shí)現(xiàn)誤差補(bǔ)償、溫度補(bǔ)償、自動(dòng)平衡、防撞功能、過(guò)載保護(hù)、有無(wú)工件自動(dòng)識(shí)別、裝夾工件是否正確、工件是否已加工過(guò)、對(duì)齒嚙合、加工余量分配、刀具磨損、在線(xiàn)精密檢測(cè)、自動(dòng)修整砂輪、零編程界面、多功能加工軟件、切削工藝專(zhuān)家系統(tǒng)、機(jī)器人在機(jī)床間搬運(yùn)工件時(shí)的自動(dòng)識(shí)別、遠(yuǎn)程控制、遠(yuǎn)程診斷等功能。
智能化是齒輪機(jī)床提高可靠性、安全性、穩(wěn)定性、復(fù)雜零件加工、精密加工和實(shí)現(xiàn)無(wú)人化生產(chǎn)的基礎(chǔ)，還必將不斷完善和提高。
齒輪加工正朝著高效、高精度及綠色制造方向發(fā)展，齒輪加工機(jī)床正朝著全數(shù)控、功能復(fù)合、智能化、自動(dòng)化及信息化方向發(fā)展。中國(guó)齒輪加工機(jī)床制造商要抓住這一發(fā)展趨勢(shì)，更好地為我國(guó)的汽車(chē)齒輪加工行業(yè)提供高效、復(fù)合、智能的裝備。