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车齿手艺的出现固然正在100众年前-圆柱齿轮

时间:2019-10-09

  天悦娱乐天悦娱乐天悦娱乐2019年4月15-20日,第十六届中国国际机床展览会在北京成功举办,境内外1700余家制造商参展,集中展示了机床工具行业发展的最新成果和发展趋势。

  笔者现场参观了CIMT2019上20余家圆柱齿轮加工机床参展商,其参展机床包含数控滚齿机、数控插齿机、数控磨齿机、数控车齿机(刮齿机)等多种圆柱齿轮加工机床。参展商有重庆机床(集团)有限责任公司、陕西秦川机床工具集团有限公司、南京二机齿轮机床有限公司、宜昌长机科技有限责任公司、天津精诚机床股份有限公司、北京若垦自动化设备有限责任公司、爱思恩梯(苏州)机床有限公司、利勃海尔、格里森、EMAG(埃马克)、德国KAPP(卡帕)、Profilator(维拉)、PITTLER(皮特勒)、瑞士Reishauer(莱斯豪尔)、日本卡希富基、日本三菱重工、日本KANZAKI(神琦)等厂家。

  直驱技术的应用。为提升机床传动精度、刚度、工作平稳性及动态特性,直驱技术被广泛应用于主轴驱动,如格里森160HCD、利勃海尔LC 280DC(展机为齿轮箱驱动结构)、重庆机床的YE3115CNC及YDA3132CNC-CR,都可选配采用直驱技术的滚刀及工件主轴。

  向复合机床方向发展。为提高生产效率,减少成本,机床装备市场对能够实现多道加工工序的复合机床需求越来越强烈。顺应市场的发展,在本次展会上,多个厂家展出了在一台机床上进行多个加工工序的机床。如格里森的160HCD、利勃海尔的LC 280DC和重庆机床的YDA3132CNC-CR都是复合了滚齿及铣棱功能,秦川机床的YKG3125复合了滚齿及倒棱功能。

  向高速、高效方向发展。由于全社会生产力水平不断提高,加工速度快、辅助时间短的高速、高效率机床成为齿轮机床市场关注的焦点,本次展会各主要滚齿机床生产厂家的展品,滚刀主轴的转速均在1400r/min以上,满足了高速高效加工的要求。未来,随着滚齿刀具的技术革新,滚刀所能承受的加工线速度不断提高,机床最大转速将会进一步提升。主要滚齿机床生产厂家本次展品通过优化机床动作等手段压缩工件装卸、工件交换等非加工时段的辅助时间,大大缩短了辅助时间,极大提高了机床的加工效率。

  自动化。自动化上下料机构、自动化夹具、与车床等机床连接成线等功能被广泛应用,极大提高了齿轮加工机床的自动化水平。未来,随着工厂无人化要求,以及“中国制造2025”的发展需要,智能化滚齿机将会成为未来滚齿机发展的必然趋势。

  干、湿切加工。轿车变速箱齿轮已基本采用高速干切加工,商务车、卡车齿轮的加工目前采用湿切、微量冷却、高速干切加工方式的均有,为适应市场对干切、湿切加工机床的需求,本次展会展出了多台可满足干湿切加工要求的机床,如:三菱GE25A、卡希富基KE180、利勃海尔LC 180DC,未来高速干切加工是齿轮加工的发展方向。

  磨齿已成为齿轮精加工的主要工艺方案。随着汽车、机器人行业的发展,对齿轮加工工艺的要求越来越高,磨齿已成为齿轮精加工的主要工艺方案。在这次展会上,没有剃齿机的展出,而磨齿机也成为了各个企业展出的一个重点,明显反映出该发展方向。

  数控车齿机广泛应用于台阶齿和内齿加工。随着控制技术的发展和刀具材料技术的进步,车齿技术对于台阶齿和内齿加工具有的高效率、高精度的优势得以体现。伴随现代机器人减速机、电动汽车等市场需要进一步升级,车齿技术在近10年来被广大机床制造企业重点研究和发展。本次展会上有宜昌长机科技、天津精诚机床、维拉、利勃海尔、皮特勒等多家公司展出数控车齿机。

  主要看点:YE3115CNC数控干切滚齿机为八轴四联动数控干切滚齿机,机床配置有料仓,能实现单机自动化加工,同时机床能与车床、剃齿机等机床实现自动化联机生产;该机床适用于乘用车变速器齿轮,特别是电动车齿轮及转向器齿轮加工;紧凑的布局结构,使机床具有较小的占地面积:7 m2的占地包括全部液压、润滑、排屑、水冷以及气动系统和料仓;主运动B轴采用内装电机直接驱动,最高转速能达2500r/min,C轴采用力矩电机直接驱动,最高转速能达300r/min,加工效率高,传动链短,加工精度高;滚刀和工件轴所具有的高速度,使机床具备了采用最先进刀具的能力;全数控系统控制及人机界面的应用,使机床操作调整更加方便、快捷;精加工精度达GB/T10095.1-2008的6级。

  主要看点:机床采用德国力士乐IndraMotion MTX micro控制系统,配置专有的人机操作界面,无需编程;复合倒棱功能,形成四工位布局的滚齿倒棱复合机床。

  主要看点:采用齿轮箱结构的滚刀主轴最高转速能够达到2250r/min,该机床可选配直驱结构的滚刀主轴,其最高转速能够达到6000r/min;该机床在滚齿机的机床上集成了一个具有6根CNC控制轴的铣棱机构,使机床能够在第二工位同时进行铣棱加工,机床采用不带中柱的大门,令操作人员能够更加便捷地进入铣棱工作区域。

  主要看点:该机床以滚齿机为基础,结合了创新的切削倒角技术,运用于加工带精密倒角的高质量齿轮;机床小立柱采用龙门式结构,通过桁架和V型机械手实现滚齿、铣棱的自动化上下料功能,保证最短的上下料时间;一刀切循环,同步滚棱,保证最快的循环节拍;柔性化的数控上下料系统接口,可连接多种形式的自动化设备;采用Quik Flex快换式夹具,保证了极短的换型时间。

  主要看点:整机结构紧凑,占地面积小,整机占地面积约8.5m2左右,整机重量仅有7.5t;刀架采用齿轮箱形式的主轴,最高转速1400r/min,机床能够满足干、湿切加工。

  主要看点:一款成熟的机床,于2011年开始在江苏常熟工厂生产,是世界上率先成功实现干式切削技术的典型产品。

  (1)重庆机床(集团)有限责任公司YDA3132CNC-CR滚齿铣棱复合机床

  主要看点:滚齿、棒铣刀铣棱复合机床,能在一台机床上完成滚齿、铣棱工序,满足滚磨工艺的需求;优化床身、排屑结构,适应干切、湿切、微量冷却等多种切削方式布局;优化伺服电机Z轴直联控制,内装主轴电机(B轴)、力矩电机(C轴)系统的机电特性耦合设计,及其在滚齿加工过程中的参数优化适应中等模数齿轮加工工艺需求;模块化设计:可配置单机自动化、自动化联线设备。

  主要看点:机床为六轴数控滚齿机,具有三个数控直线轴:径向进给轴(X轴),轴向进给轴(Z轴),切削运动轴(Y轴);工作台回转轴(C轴)和滚刀主轴回转轴(B轴)均由内藏式主轴电机直接驱动;采用FANUC0iF数控系统,精加工精度6级。

  (3)秦川机床工具集团股份公司YKE3132数控干切滚齿机、YKG3125数控高效干切滚齿机

  主要看点:YKE3132数控干切滚齿机是一款高效、高精度、高性能滚齿机,主要用于加工直径320mm以内的各种直齿轮、斜齿轮、双联齿轮、小锥度齿、鼓形齿、花键、蜗轮等,可实现齿轮大批量节能环保加工;高速和干切是机床的核心,滚刀采用高刚性大扭矩主轴电机驱动,工件主轴采用伺服电机和两级斜齿轮减速达到扭矩和转速要求;根据绿色环保要求将原来冷却液冷却系统方式改为油水气三相微量润滑系统,不需要切削液,减少油污污染,实现绿色环保加工。

  主要看点:YKG3125数控高效干切滚齿机用展成法加工直齿、斜齿、双联或多联齿轮、小锥度齿轮、鼓型齿轮、花键齿轮、径向和切向滚切蜗轮、链轮等,适于小批量和大批量生产;还可以用成型法加工特殊的不对称齿形或不等分齿轮;4工位自动上下料机构实现滚齿工位,倒棱工位,换料工位,等待工位零件的转换,结构简单,调整方便,效率高,稳定可靠。

  (4)北京若垦自动化设备有限责任公司(恩希机床)YK3140CNC6Z直驱式数控滚齿机

  主要看点:YK3140CNC6Ze直驱式数控滚齿机具有6个数控轴,采用直驱技术;具有径向、切向、轴向、对角线加工功能,可加工圆柱直齿轮、斜齿轮、蜗轮、小锥度齿轮、鼓形齿轮、花键和非圆齿轮;使用硬质合金刀具时可加工HRC62以下的硬齿面;具有干、湿切功能,干湿切转换方便。

  主要看点:同时可以实现油式湿切和干式切削,采用高压气管机床内部全封闭的防护罩;同时可以安装MQL微量冷却装置,对干式加工提高滚刀寿命;可以采用两工位+料仓提高生产量,根据客户的要求提供自动化生产线

  车齿技术的发明虽然在100多年前,但随着控制技术的发展和刀具材料技术的进步,车齿技术对于台阶齿和内齿加工具有的高效率、高精度的先天优势得以体现,加之现代机器人减速机、电动汽车等市场需要进一步升级,车齿技术在近10年来被广大机床制造企业所重点研究和发展。主要看点:拥有齿轮加工、空间节省、废屑处理的最优结构;紧凑型而又刚性高,可加工内齿轮、外齿轮;刀具独特设计,寿命优异;立式布局,工作台固定,刀具实现轴向和径向进给加工。

  主要看点:机床采用卧式布局;工作台可沿固定轴整体旋转,实现机械手的自动上下料;机床具有

  车削功能(外圆、内孔、端面);刀架轴可沿Y轴移动;机床具有自动换刀机构和刀库;机床具有自动对齿功能。

  主要看点:机床采用倒立式布局;刀具主轴相对固定,工作台实现轴向和径向进给加工;具有高效的排屑优势;机床具有去毛刺功能;工作台整体移动实现桁架自动上下料。

  主要看点:机床刚性设计,工作台和刀具主轴直驱设计,具有高动态刚性;机床可干湿两用;具有更换工件的成熟环形装载机构和各种自动化选项;集成去毛刺装置;可选装全自动刀具更换装置;可选择在主流程进行时的同时倒棱。

  主要看点:立式布局工作台固定,刀具实现轴向和径向进给加工;工作台和刀具主轴均采用西门子内装式电主轴;采用干切绿色环保加工工艺。

  主要看点:机床为立式布局,结构紧凑,占地面积小,上下工件方便;刀具主轴和工作台主轴均采用西门子内装电主轴,确保系统的刚性和精度;机床具备干湿两用切削功能;机床人机界面采用人性化设计,菜单式输入,操作简单方便。

  随着汽车、机器人行业的发展,对齿轮加工工艺的要求越来越高,磨齿已成为齿轮精加工的主要工艺方案。以前,磨齿机主要来自于境外制造厂家莱斯豪尔、卡帕、利勃海尔等。近年来,境内为数不多的几家磨齿机制造企业,像秦川机床、重庆机床、南京二机,也在大力研究开发效率更高、功能更全面的磨齿机,与境外企业形成竞争。在这次展会上,磨齿机也成为了各个企业展出的一个重点。有进口的由瑞士莱斯豪尔生产的经典机型RZ260,在细节上又做了很多改进提升;也有国产的由重庆机床新开发的YT7226,在加工效率和精度方面已接近国际先进水平。下面对此次展会上一些主要企业展出的磨齿机进行简要介绍。(1)瑞士莱斯豪尔RZ260主要看点:莱斯豪尔的展成磨齿机已有70余年历史,在全球享有盛誉。RZ260是采用莱斯豪尔成熟的双主轴设计,大幅缩减了辅助时间,缩短主轴响应时间并提高磨削速度;精准的平衡系统,用于砂轮的全自动平衡和监控;针对全自动设定和修整过程的声学分析;蜗杆砂轮的连续位移和精准的砂轮修形保证磨削工艺高可靠性;通过齿根磨削可优化齿根承载能力;通过应用扭曲控制磨削工艺实现齿面的特定扭曲。

  主要看点:双轴式回转工作台,可实现连续磨齿;可采用修整砂轮和不需修整的CBN砂轮;根据加工任务的特殊要求开发的菜单式操作界面方便用户使用;具备在线测量系统,减少停机时间;具备托盘运输传送带和流水线龙门组合的上下料系统。

  主要看点:结合最大化的生产率与最低限度的空闲时间和设置时间,双主轴设计极大缩短了空闲时间,上、下料与磨齿同时进行;快速、简单的软件引导进行机床设置;闭环系统:修正值从GMS检测仪自动反馈到GX磨齿机;采用可变速率磨削,改变磨削表面纹理,降低啮合噪声。

  主要看点:真机在本次展会上首次公开发布,是对已在市场上赢得广泛好评的“ZE-B”系列进行了大幅改进,进一步提高了性能。采用了新型结构的砂轮主轴,改善了50%静态刚性、35%动态刚性;可实现双齿面同时移位磨削;通过对齿装置和环状装料机的高速化,实现非加工时间6s;通过监控系统DIASCOPE,可在电脑和手机上简单确认机器工作情况;与砂轮接触更加便利,大幅提高了砂轮替换工作的简易性。

  主要看点:采用经过多年测试与分析的独创门式立柱构造和原创的双轴机构,大幅缩短了节拍时间;紧凑化的设计,可节省空间,有效缩短生产线的长度;追求极致的质朴构造,在价格竞争力上也有着显著优势;采用机内工件高速更换装置(旋转手臂方式);独自开发高刚性金刚石滚轮修整器,也可对应通用型复合修整器;轻化砂轮交换作业强度,无需吊具,有效缩短换装时间;冷却油过滤系统可以根据用户的需求选择“反冲洗净式过滤器”或“滤纸式过滤器”。

  主要看点:YT7226是一款十三轴数控五联动、双工件主轴的蜗杆砂轮磨齿机,适用于汽车、机器人等行业中小模数齿轮的精密高效磨削加工。主机结构紧凑、占地面积小,且充分考虑了机床维护的方便性;机床采用双工件主轴,可使循环加工辅助时间缩短到5s以内,极大地提高了生产效率;采用高精度的端面齿盘加液压浮动拉紧装置对工作台交换进行高精度定位和锁紧,前后工作台加工精度一致性可控制在0.005mm以内;床身循环冷却热平衡系统,在加工和非加工时采用不同的冲油方式来平衡机床内部温度,降低热变形;机床具有全封闭防护罩,完善、可靠的油雾收集系统及切削液循环过滤系统;开发应用了方便、快捷的人机界面和完善的软件功能,包括齿面扭曲补偿功能、齿形柔性修整功能、网纹磨削功能等。

  主要看点:YKS7225是一款采用连续展成法磨削原理的数控蜗杆砂轮磨齿机,可实现从工件自动装夹、自动对刀、自动磨削及自动修整过程的全自动控制。具有展成和成形磨削功能,可以磨削双联轴齿轮;根据工件齿数的不同,可实现1-9头蜗杆砂轮的修整与磨削;高刚性的主轴设计,可实现大进给量高效磨削;可以实现工件齿槽的自动对中和齿坯余量自动分配功能;滚轮的压力角可以自动调整,可实现齿形角度误差的自动补偿,方便了用户操作,提高了加工效率;具有齿面扭曲功能,已在多家用户处成功应用;对于电动车齿轮,齿形的ffa可达到1.5m,减小了齿轮的啮合噪音。

  主要看点:工作台、尾座和修整器集结在回转工作台上,可以方便的装卸工件;采用移位磨削方法,可以进行高速高效磨削,生产效率大幅提高;机床可配备机器人(桁架式或关节式)及料仓,进一步提高自动化程度,提高加工效率,降低工人劳动强度。

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