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时间就是金钱 介绍一种高效磨齿的全新机床概念
2024-05-17 03:55    3937    中华厨具网

随着对齿轮传动效率和啮合噪音的要求越来越高,把磨齿工序推向极限。采用行星齿轮传动的自动变速器的档位越来越多(目前达到10速),齿轮变的越来越小,而生产量越来越多。同样在工业齿轮应用方面,例如电机齿轮,现在广泛地应用在很多启动系统中,甚至在家庭中。大部分这类应用的齿轮,其直径都小于160毫米,模数小于3。

不幸的是,小齿轮的磨削时间变短,但非生产时间并不能够显著缩短,这样生产和非生产的时间的比例变的更差。特别是对于行星小齿轮,现在的磨削时间可以降低到6-7秒,但非生产时间,即上下工件时间还要5秒钟,导致机床的利用率不足50%。

过去十年间,硬齿面精加工的生产率,特别是蜗杆砂轮磨,没有什么提高。磨削技术,工装和应用数据已经达到了很高的水平,短时间内很难再有显著的改善余地。

不同的齿轮磨厂家新近也推出了一些新机床。但是,这些机床仍然沿袭着传统的概念。目前大多数齿轮磨都配置两个工件主轴,用来减少非生产时间,即一个主轴在磨削位置,通过180°转位,另一个主轴更换工件。尽管这样,非生产时间不可能降到5秒钟以下。这是因为为了保证旋转的精度,必须采用液压锁紧的方式。所以工作台的旋转必须,松开夹紧 – 旋转 – 确定新位置 – 锁紧。这个运动过程不可能设计出更快速的方式。

桑普坦斯利的g160磨齿机展现了奇妙的全新设计解决这个难题。而且,与传统结构的磨齿机相比,更好地优化了静态和动态刚性。

与现在采用旋转工作台来承载工件主轴不同的是,新g160把现在的径向进给x轴分成两个滑板(x1和x2),每个滑板上安装一个工件主轴,所以避免了旋转工作台和所有以它相关的限制。两个工件主轴在它的滑台上可以没有干涉地同步进退。磨齿机第一次真正实现了工件和砂轮在运动中同步,砂轮可以得到充分了利用。更好的是,砂轮重新定位到第二个工件同样可以同时进行。没有任何运动轴需要等待另外的数控轴移动,所有运动都是同步进行。x轴的滑台采用高动态特性的直线电机驱动,工件的交换时间达到了创纪录的1.6秒,这还包括了啮合,同步重新定位磨轮的时间。达到这种水平,并没有增加很多机床的部件,而是通过这种奇妙的设计概念达到的。

全新的桑普坦斯利g160磨齿机完全突破了这个限制。与其加强这个y轴,不如完全去掉它。这样一来,不仅解决了y轴刚性不足的问题,而且还简化了机构,在磨头主轴前面,仅用3个数控轴(y,z,a)叠加,而不是传统的4个数控轴,径向(x),轴向(z),旋转(a)和切向(y)。这种由3轴叠加取代4轴叠加的设计是一个巨大的突破。与传统磨齿机相比,可以极大地增加机床的整体刚性,由此带来了生产率和质量的提高。由于没有了沿砂轮轴线的切向运动,取代它的是一个由机床的z轴和y轴联动而产生的虚拟切向位移。由于这两个数控轴完全没有空间的限制,所以可以做的很大和非常强壮和高的刚性。

这个非凡地受专利保护的机床概念成就了目前市场上最好的生产率。而真实的机床传递出更多的优势。

机床不需要附加的数控轴来修整砂轮。砂轮修整器安装在x1滑台的工件主轴旁边。所以,高精度和高动态刚性的直线电机可以用来生成非常好的砂轮齿形,而磨出非常好的齿轮。机床可以对齿面做出拓扑修形,获得难以置信的高质量效果。将砂轮修整器固定在工件主轴的同一个滑台上的设计方式,完全消除了机床热变形和一些其它偏差的困扰。

走进机床

当研发g160磨齿机时,对人机工程给与了极大的关注。极大地满足了对机床的操作,调整和服务等各个方面的需要。

更换砂轮变的非常方便,机床的y轴把砂轮移动到非常接近防护门处。这样,砂轮的法兰盘就在操作者的面前,使接近砂轮的距离非常短。同样金刚石修整轮也就在操作者防护门旁边。

当工件主轴处于下料位置时,提供第二个卸料门,可以方便地接近两个工件主轴。在这个位置,可以非常方便地更换夹具,尾座顶尖和调整啮合传感器。上下料接口设计成适用不同的外部上下料系统,从简单的交换滑台,到灵活的机械手系统。为了不牺牲加工时间,当磨削节拍在20秒时,采用双卡爪系统。当磨削时间短至8秒的时候,通过一个机床内部的scara工件交换系统,仍然可以保证这个节拍。

为了方便保养和维修,人们可以非常容易接近所有的机械,液压和电气部件。这些部件要不就在机床的外部,或是在防护门内机床与电气柜之间的维修通道内。所有的内部集成电机和编码器都有单独的防护罩,很容易打开维修。所有这些特点使机床仍使机床处于难以置信小的占地面积。

最后,同样的设计理念也适用于sg160 这个全新研发的,受专利保护的干式磨齿机。在这台机床上,加工分成两个步骤,粗加工和精加工。粗加工采用刮削滚刀加工,精加工使用蜗杆砂轮。在sg160 干式磨齿机上,大部分的磨削余量被滚削加工去除掉,好处是加工热量不会传导到工件上。而随后的蜗杆砂轮磨掉少量的剩余余量,同样不会产生烧伤工件的危险。所以成就了全干式的磨齿加工。

干式磨削的附加优势更加明显:

由于不使用冷却油,机床去掉了所有与油相关的外围设备,像油泵,油箱,过滤器,油雾分离器和许多其它的部件,大大地降低了机床投资和消耗费用。

由于没有冷却油箱,机床的占地面积大大减小。

大大地改善了工人的健康条件和车间的环境。

来源:弗戈工业媒体

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