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埃马克:以刮代磨 至臻完善
来源:网络 作者:/ 浏览次数:0
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众所周知,对于模数范围在0.3至3mm之间、精度为DIN标6~7级的淬硬齿轮、齿轴及蜗杆等零件,国内传统的精加工工艺主要是磨齿和硬齿面刮削(即刮齿)两种。但由于滚刀材料上的局限性,刮齿通常不被人们所采用。

  近年来,随着机床结构的不断改进,机床及工件夹具刚性的提高,刀具材料的进步,特别是涂层技术的发展,使得刮齿的加工质量及稳定性日益提高,逐渐成为小模数淬硬齿轮精加工中流行的成熟工艺,国外很多企业已逐渐采用刮齿替代磨齿作为精加工方法。

  1.淬硬齿轮、齿轴的精加工

  使用刮齿工艺精加工小模数齿轮,精度可以达到DIN标6~7级,表面粗糙度质量高,而且稳定性也很高。在保证产品质量的基础上,相对于磨齿来说,刮齿工艺的优势有以下几点:

  1)效率高

  对于小模数齿轮的硬齿面加工,如果采用磨齿机工艺,由于工件很小,加工部位空间有限,磨齿机在砂轮直径上受到很大的限制(通常磨齿用砂轮直径在150mm以上),只能采用成型片砂轮(直径可以做到60mm)对齿轮进行逐齿加工,因此其加工节拍很慢,效率很低。

  而刮齿工艺是在滚齿机上进行的,由于采用较小外径的滚刀(如直径24mm,32mm的滚刀),因而加工节拍很快,效率很高。一般来说,其加工节拍仅仅为采用成型片砂轮逐齿磨削节拍的四分之一到二分之一,即其生产效率比采用成型片砂轮逐齿磨削通常要高2~4倍。

  2)成本低

  以Koepfer的滚齿机为例,配备工件刮齿工艺所需刀具、夹具和附件,总价仅为35~45万欧元;而在同样配备加工用砂轮、夹具和附件的条件下,进口磨齿机的价格通常在100万欧元左右。如果再加上加工效率的因素,对于一台滚齿机采用刮齿工艺所能达到的产能,可能需要采购2~3台磨齿机才能实现,因而两种不同工艺所需的投资成本就相差了4~6倍。

  另外,考虑到占地面积、能源消耗、所需配备的操作人员、设备维护及备品备件准备等方方面面的因素,相对于磨齿工艺来说,由于刮齿工艺所需设备数量少,其成本又低很多。

  3)设备通用性高

  通常,高精度齿轮的加工一般都包含预滚(即淬火前软滚)和精加工(淬火后的刮齿或磨齿)两道工序。

  对于生产批量不大的企业来说,可以采用在同一台滚齿机上进行软滚和刮齿,而无需另购磨齿机;

  在大批量生产的情况下,预滚和刮齿则可能需要分别在不同的机床上加工。但在设备选型时,可以考虑采用同一种滚齿机分别进行软滚和刮齿。这样,在机床维护、备件和易损件的准备上均可以通用;当软滚滚刀和刮齿滚刀需要重新刃磨时,也可以使用同样的滚刀刃磨机进行修磨,当然,两种滚刀都可以在巴尔查斯(Balzers)公司进行刀具再涂层。

  2.淬硬蜗杆的精加工

  在此之前,模数为0.3 至3 mm 之间的蜗杆加工尚无法在同一台滚齿机上完成所有的轮廓形状。 然而Koepfer公司凭借新研发的滚铣头和相应的软件成功地将软铣 (轴向、径向和切向铣削) 和硬加工在一台滚齿机上完美结合,并且将加工质量提高了数倍。

  三年前,Koepfer公司在工艺可靠、技术成熟的滚齿机上配置了用于加工蜗杆的最新通用可偏移滚铣头,实现了用滚齿机加工蜗杆和进行硬刮齿。该通用可偏移滚铣头功能强大,结构紧凑,专为圆柱齿轮的滚齿和单头及多头蜗杆的铣削加工而设计。正由于结构紧凑,所以滚铣头能够摆动到尾架下面加工蜗杆的轮廓。可以说,Kopefer公司为滚齿机创造了全新的应用领域,大幅拓展了滚齿机的应用范围。

  Kopefer公司配置的新驱动技术,创造出了以前只能通过磨削加工才能达到的极致精密和卓越品质。众所周知到目前为止带十字交叉轴的蜗杆驱动机构一般都是通过浸渍法生产的。虽然采用传统滚齿机也能加工蜗杆,但无法满足高精度。而航空航天领域的零件,如用于调整飞机着陆襟翼的驱动机构,必须满足DIN6~7级的精度要求。由于Kopefer公司滚齿机加工的高度精密性,加上能实现切向铣削,能配置专用刀具;最后还拥有专为此研发的软件,完全达到了上面的精度要求。

  使用 Koepfer滚齿机加工蜗杆时,可以先对蜗杆进行软铣,然后在同一机床内进行硬刮齿,甚至硬滚齿以省却磨削工序。也就是说先将工件硬化处理达到HRC54,然后进行硬刮削,这样可达到最佳质量。
 
 

  3.Koepfer滚齿机的特点与优势

  Kopfer公司的滚齿机一如既往采用了封闭式的框架结构,并使用技术完善久经考验、由高级聚酯材料(俗称人造大理石)浇铸而成的床身,机床配置了至少八个CNC轴(其中一个用于高架机械手)。和“U”形结构的立式机床不同,这种封闭式的受力结构避免了动力尾架主轴在夹紧力和切削力达到最大时产生的弯曲。

  机床配置的BWO控制系统,听起来可能还有点陌生,却深受专家肯定和推崇。 控制系统带触摸式控制屏,并有内置的容量为1兆的程序存储器。由Koepfer公司研发的软件采用对话式编程界面,操作简单,即使是一般技术人员也能很快掌握编程技巧。

  Koepfer滚齿机的主要优点如下:

  -机床配置了通用可偏移滚铣头,应用领域广。

  -功能强大,能完成不同轮廓和不同工艺的加工:如切向滚/铣削,径向滚/铣削,软粗加工,软精加工以及硬精加工(刮削或硬滚)等。

  -加工精度高,加工质量稳定性高

  -机床柔性大,可以完全根据用户需要配置工件自动输送系统。

  -能毫不费力地集成到生产单元内 (如滚齿,清洗,测量,然后无损坏性地放置工件)。

  最重要的是,在使用Koepfer滚齿机加工齿轮、齿轴或蜗杆时,可以在一台机床上实现先软加工、再硬刮齿的完美组合,为使用者大大节省成本,因而可以说是用户的最佳选择。

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