應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)擴(kuò)展機(jī)床應(yīng)用范圍

TOBIAS SCHR.DER

應(yīng)用模塊化設(shè)計(jì)擴(kuò)展機(jī)床應(yīng)用范圍

One for all w ith modular machine concept

TOBIAS SCHR.DER

瑞士Reishauer公司推出了新一代RZ260型蝸桿砂輪硬齒面磨齒機(jī)。該機(jī)床采用模塊化設(shè)計(jì)，可以不同用戶的需求。

由于對工件質(zhì)量和部件性能的要求不斷提高，齒輪的淬硬精加工逐步成為工業(yè)生產(chǎn)中的主流。齒輪精加工方法很多，蝸桿砂輪磨齒是最近幾年才出現(xiàn)的。這種方法源自Reishauer的多項(xiàng)創(chuàng)新成果，這些成果已經(jīng)集成到這種磨齒加工藝中，在提高了加工質(zhì)量的同時，大幅度降低了加工成本。

創(chuàng)新降低了加工成本，提高了加工質(zhì)量

變位磨削技術(shù)就是這類創(chuàng)新成果的一個實(shí)例，磨削蝸桿連續(xù)的軸向位移可以補(bǔ)償砂輪的磨損。利用選定的位移策略，可在整個砂輪修整過程中始終保持工件加工質(zhì)量的一致性并提高了單位時間的切除率。這項(xiàng)技術(shù)是瑞士Reishauer公司于上世紀(jì)九十年代開發(fā)的，已經(jīng)廣泛用于載貨汽車和大型載客汽車的齒輪 （所謂環(huán)形齒輪）的蝸桿砂輪磨削。

另一項(xiàng)創(chuàng)新實(shí)例是機(jī)床引入了第二工件主軸，可以在一個工件加工的同時進(jìn)行零件的上、下料。這種結(jié)構(gòu)可以在縮短加工時間的同時，最大限度地縮短占整個加工循環(huán)相當(dāng)比例的非加工時間。在2003年意大利米蘭舉辦的EMO展上首次展出了應(yīng)用了這些創(chuàng)新成果的RZ 150型蝸桿砂輪磨齒機(jī)。采用這種新一代的磨齒機(jī)，汽車工業(yè)能夠經(jīng)濟(jì)地加工較小型的齒輪，例如控制齒輪和行星小齒輪。由于大幅度促進(jìn)了市場增長，自此之后，RZ150機(jī)床就成為全世界汽車齒輪箱齒輪生產(chǎn)車間的首選裝備。

圖1 RZ260蝸桿砂輪磨齒機(jī)采用模塊化設(shè)計(jì)填補(bǔ)了Reishauer產(chǎn)品線

由于技術(shù)創(chuàng)新的蝸桿砂輪磨能有效地提高生產(chǎn)率，Reishauer已經(jīng)將RZ 150機(jī)床的技術(shù)應(yīng)用于大型機(jī)床。于2009年米蘭EMO展首次亮相的RZ 260系列機(jī)床 （圖1）是可以加工大型工件的機(jī)床。RZ 260也有多種變型。RZ 150完全是面向大批量生產(chǎn)用的產(chǎn)品，而RZ 260則更適用于小批量多品種生產(chǎn)。為此，在開發(fā)階段更多精力是放在對不同用戶的車間基本條件的適用性上。

采用模塊化設(shè)計(jì)為用戶提供多種選擇

采用模塊化理念設(shè)計(jì)的機(jī)床最主要的優(yōu)點(diǎn)就是提供更大的選擇余地，以便讓用戶根據(jù)自家工廠的生產(chǎn)條件和工件要求選擇最適用的機(jī)床配置。例如，RZ 260可以選裝第二工件主軸。如果只是加工多種大型工件，則可相應(yīng)減少更換工件時間在總加工循環(huán)中所占比例，但仍不足以回收增加第二工件主軸的成本。增加第二套夾具還可降低工裝成本和轉(zhuǎn)換時間。以上各項(xiàng)創(chuàng)新的集成是適應(yīng)小批量加工的重要因素。在采用聯(lián)機(jī)作業(yè)的情況下，如果該機(jī)床的循環(huán)時間不能與RZ260機(jī)床相匹配或不能充分利用機(jī)床的生產(chǎn)能力的情況下，可考慮減少投資，即不建議使用第二工件主軸。如果今后需要提高生產(chǎn)能力時，可以進(jìn)行快速改裝，加裝第二工件主軸。

與所有Reishauer蝸桿砂輪磨齒機(jī)一樣，RZ260也可以裝備集成式修整裝置。為提高砂輪修整的柔性，用戶還可選裝帶CNC回轉(zhuǎn)坐標(biāo)的修理工整工具。這樣，就可以使用柔性的雙錐砂輪，這不僅能加工多種齒輪，而且具有涵蓋一定范圍模數(shù)和法向壓力角的通用性。這樣就可以大幅度降低多品種加工時的工具投資。此外，C4軸還是采用TwistControl磨削技術(shù)的必要條件，以加工輪齒側(cè)面變位。

圖2 用戶可以自行確定機(jī)床的柔性和生產(chǎn)能力：RZ260可提供四種不同結(jié)構(gòu)的主軸供選用

另一方面，如果所加工的齒輪種類不多，可選裝全輪廓滾輪修整器。這種修整器只適用于單一品種齒輪的加工，這種砂輪的磨削效率要比雙錐砂輪的效率高得多。在這種情況下，則不必采用上述回轉(zhuǎn)坐標(biāo)軸，以節(jié)省投資。

砂輪修理整器和工件主軸全部安裝在一個主軸回轉(zhuǎn)托架上 （圖2）。在磨削過程中，這個回轉(zhuǎn)托架可以使其中一個主軸以很高的重復(fù)精度精確定位，在砂輪修整時，可以使修整器相對于磨削螺紋進(jìn)行定位。工件的上、下料在機(jī)床加工區(qū)外進(jìn)行，以便于自動或手動上料時接近工件。雙主軸型機(jī)床上，二個主軸均安裝在這個可回轉(zhuǎn)180°的主軸托架上。當(dāng)使用第一主軸磨削工件時，可在第二主軸上更換工件并得用一個感應(yīng)傳感器與磨削中的蝸桿砂輪同步。在磨削過程中，高精度修整器置于與二個主軸呈90°的位置，以防止磨削過程中潤滑冷卻液、切屑和磨粒可能造成的損壞。

為進(jìn)一步提高RZ260的應(yīng)用范圍，還可選裝間歇輪廓磨削。在加工批量很小或生產(chǎn)量不大時，輪廓磨削是一種經(jīng)濟(jì)的并可替代Reishauer蝸桿磨的加工方法，盡管生產(chǎn)效率較低，但砂輪制備比較容易。此外，輪廓磨削適用的模數(shù)范圍比較大。

若使用外徑較大的砂輪，只需選用相關(guān)軟件即可，RZ260同樣可以配備成形磨削所需的各坐標(biāo)軸。此外，這種機(jī)床也可使用很小的砂輪進(jìn)行成形磨削加工。在這種情況下，可以使用Reishauer公司新開發(fā)的成形磨磨削頭。這種小型砂輪主要用于加工齒輪相鄰輪廓過渡區(qū)，由于沒有足夠空間使用較大砂輪，只能使用小型砂輪 （圖3）。在開發(fā)這種附加的砂輪架時，重點(diǎn)放在了結(jié)構(gòu)簡單并可以快速安裝方面。因此，從蝸桿磨削轉(zhuǎn)換成輪廓磨削所需的時間僅比蝸桿磨削時更換加工不同工件的轉(zhuǎn)換時間多上數(shù)分鐘。

圖3 采用Reishauer輪廓磨頭磨削齒輪輪廓時，跳動很小，如在生產(chǎn)實(shí)踐中證明確實(shí)需要時，可以加裝C4軸

與以前的Reishauer機(jī)床相比，僅在用可修整的蝸桿砂輪連續(xù)磨削方面，RZ260明顯擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。無論輪廓磨削還是蝸桿砂輪磨均可采用可修整砂輪和電鍍砂輪。使用電鍍砂輪仍要分粗磨和精磨砂輪。RZ260蝸桿砂輪磨床除可應(yīng)用多種工藝外，對于絕大多數(shù)加工工藝來說都是專業(yè)化的最佳選擇。最為理想的是采用可修整蝸桿砂輪的磨削方法。只要具備基本使用條件，這種工藝方法的確是硬齒面高效精加工的首選。

圖4 汽車工業(yè)在使用雙主軸RZ260機(jī)床磨削這種環(huán)齒輪時，能將加工循環(huán)時間（floor-to-floor）縮短到一分鐘以內(nèi)

雙主軸機(jī)床縮短了加工循環(huán)時間

圖4所示為RZ260機(jī)床加工效率的實(shí)例，圖中加工的是一種典型軸傳動齒輪 （所謂環(huán)齒輪），它主要用于采用橫置發(fā)動機(jī)的載客汽車的端面齒輪傳動。由于這種齒輪具有很大的直徑齒寬比，而且是薄壁齒輪體，因此，在齒輪淬硬熱處理過程中會造成很大的變形。為此，這種工件需要在Reishauer進(jìn)行預(yù)磨。應(yīng)用雙主軸RZ260機(jī)床磨削這種工件可以大幅度縮短加工的循環(huán)時間，能將加工循環(huán)時間 （floorto-floor）縮短到一分鐘以內(nèi) （含砂輪修整和更換工件時間）。從磨削結(jié)果看，很容易達(dá)到用戶對這種齒輪提出的質(zhì)量要求。

高性能與模塊化相結(jié)合，為這種機(jī)床開拓了廣闊的市場，所涉及的用戶除汽車制造用其零件供應(yīng)商外，還包括貨車與工業(yè)齒輪加工或?qū)I(yè)齒輪制造商。可選裝的模塊化結(jié)構(gòu)已成為這種機(jī)床成功的標(biāo)志。這種機(jī)床已經(jīng)銷售出多種變型產(chǎn)品。這表明：無論用戶是采用全套模塊還是選裝部分模塊，都在各自工作領(lǐng)域內(nèi)獲益。因此，這再次證明，Reishauer的創(chuàng)新增強(qiáng)了用戶的競爭實(shí)力。

Tobias Schr.der博士是瑞士Reishauer公司的銷售與產(chǎn)品管理主管

E-mail:tobias.schroeder@reishauer.com