磨齒加工技術(shù)最新發(fā)展現(xiàn)狀

         采用磨齒加工的齒輪具有低傳動(dòng)噪音、高傳動(dòng)效率和長使用壽命的優(yōu)點(diǎn)。磨齒加工曾被認(rèn)為是一種用于航空或其它高技術(shù)領(lǐng)域的昂貴齒輪加工手段。但現(xiàn)在，觀念已經(jīng)改變：磨齒機(jī)的效率提高了，砂輪性能也更好，高額成本得以大幅下降。由此，磨齒加工已開始大規(guī)模應(yīng)用于齒輪加工中，如汽車、摩托車齒輪的制造，而且已達(dá)到普遍應(yīng)用的程度。事實(shí)上，所有一級(jí)汽車齒輪供應(yīng)商為保持競爭力，已普遍擁有磨齒機(jī)。汽車工業(yè)在未來2～5年內(nèi)將逐漸成為硬齒面加工最大的增長市場。由于磨齒加工能去掉熱處理畸變，因此許多齒輪箱均使用磨削齒輪，以更好地控制傳動(dòng)空程和噪音。磨齒加工工藝在整個(gè)齒輪行業(yè)中已基本成熟并在快速增長。
磨齒機(jī)的進(jìn)步
         今天的磨齒機(jī)比十年前的同類型機(jī)床的效率提高了許多。這來源于一系列重大改進(jìn)：
1 機(jī)載測量
       許多磨齒機(jī)因配備了機(jī)載測量系統(tǒng)而變得更為精確。由于使用了在機(jī)測量，不必將齒輪從工作臺(tái)上拆卸下來送到其它地方去檢測，避免了再加工時(shí)的二次安裝誤差。加工時(shí)，先由機(jī)載測量系統(tǒng)初步分析齒輪，再將實(shí)測參數(shù)與理論設(shè)計(jì)參數(shù)對(duì)比，求出所需修正量，控制系統(tǒng)采集到這些修正數(shù)據(jù)后自動(dòng)調(diào)整磨齒加工狀態(tài)，然后再進(jìn)行磨齒和測量。如此反復(fù)循環(huán)，直至達(dá)到所需的精度要求。一體化機(jī)載測量和機(jī)載修正系統(tǒng)使現(xiàn)代磨齒機(jī)更加高效。
       在國內(nèi)，如秦川發(fā)展股份有限公司的YK75100型成型砂輪磨齒機(jī)，配以成都工具研究所的CEP 1000型上置式齒輪測量系統(tǒng)，已成功嘗試了開環(huán)式在機(jī)測量(實(shí)測數(shù)據(jù)的反饋與控制還需人工完成)。但就國內(nèi)整體水平而言，加工與測量的精度還需進(jìn)一步提高。
2 直驅(qū)電機(jī)
        近年來，結(jié)構(gòu)緊湊的直驅(qū)電機(jī)在砂輪主軸和齒輪工件主軸上的使用日漸增加。直驅(qū)主軸可避免傳動(dòng)鏈誤差。因此，在“修砂輪—磨齒輪”循環(huán)中運(yùn)用直驅(qū)電機(jī)，并配以較好的砂輪和多軸聯(lián)動(dòng)控制，可消除切削紋、偏畸幾何形狀、齒輪使用噪音的高頻誤差及有害振動(dòng)。
3 自動(dòng)化
      “自動(dòng)化”一詞越來越多地應(yīng)用于磨齒加工特別是流程化生產(chǎn)中，包括工件安裝、換刀以及與工件流程同步的庫存分類等。自動(dòng)化消除了機(jī)器空轉(zhuǎn)時(shí)間并有利于減少工序間等待時(shí)間。
4 磨齒機(jī)軟件
        基于Windows的軟件也像應(yīng)用于個(gè)人計(jì)算機(jī)一樣，廣泛應(yīng)用于今天的磨齒機(jī)中(如基于Windows的設(shè)計(jì)系統(tǒng)和數(shù)控系統(tǒng))。以前只能以紙繪圖，現(xiàn)在，圖形界面和算法軟件相結(jié)合的設(shè)計(jì)加修正軟件包可使齒輪幾何尺寸設(shè)計(jì)程序化和局部制造仿真化。
       驅(qū)動(dòng)、滾珠絲杠和位置傳感器三者間的高精度閉環(huán)控制因軟件的應(yīng)用而得以實(shí)現(xiàn)。許多新一代磨齒機(jī)的部件配有與驅(qū)動(dòng)單元分離的位置傳感器，因而具有更高的精度和熱穩(wěn)定性。絕對(duì)式位移傳感器和絕對(duì)編碼技術(shù)保證了在高定位精度前提下，反饋數(shù)據(jù)的高速傳輸和機(jī)床傳動(dòng)的穩(wěn)定性。
5 機(jī)床外形
         如今的磨齒機(jī)外形更小，占地更少，這使制造商能更好地使用有限的生產(chǎn)區(qū)域，以“創(chuàng)造”更多可用空間，不必把錢花在擴(kuò)建廠房的“磚塊與水泥”上，而用于購置設(shè)備。
6 新材料砂輪
        先進(jìn)的陶瓷結(jié)合劑砂輪和電鍍立方氮化硼(CBN)砂輪有著同樣高的生產(chǎn)效率。由于“混合顆粒”型合成物中使用了新材料以及粘接工藝的進(jìn)步，提高了陶瓷結(jié)合劑砂輪的強(qiáng)韌性、形狀精度保持力、材料切除力和耐用性。這些優(yōu)異性能來源于高性能顆粒結(jié)構(gòu)和增大的孔隙度。同時(shí)，良好的顆粒結(jié)構(gòu)減少了磨削壓力，降低了磨削溫度。
        現(xiàn)在，由于使用了高壓冷卻液系統(tǒng)的新冷磨型陶瓷磨粒，而使得電鍍CBN砂輪和陶瓷結(jié)合劑砂輪的選擇變得困難。但電鍍CBN砂輪比陶瓷結(jié)合劑砂輪操作簡單，安裝時(shí)間短，對(duì)操作者技術(shù)能力要求較低，提供了一個(gè)相對(duì)CBN磨粒陶瓷結(jié)合劑砂輪更可行的低成本選擇。
       美國Reishauer公司用他們的“冷磨削”工藝測試了這些陶瓷砂輪，結(jié)論是：①最新的氧化鋁磨粒和陶瓷磨粒砂輪可產(chǎn)生與CBN磨粒陶瓷結(jié)合劑砂輪相同或更小的壓力。②與預(yù)期相反，陶瓷砂輪比CBN砂輪效率更高且耐用。③與電鍍CBN砂輪不同，陶瓷砂輪能在磨齒機(jī)上重修鋒利，而電鍍CBN砂輪必須送回原廠修磨。
        陶瓷砂輪有較高切削速度(如60m/s)，故適用于齒輪的大規(guī)模生產(chǎn)。這種磨輪比以前其它磨輪(如氧化鋁砂輪)有更長的使用壽命。新的砂輪技術(shù)更多地使用在磨削加工產(chǎn)量最大的200mm及以下尺寸齒輪的蝸桿砂輪中。
7 磨削費(fèi)用的降低
        如今，磨齒成本大幅下降，其原因很多，如基于模塊化設(shè)計(jì)的高性價(jià)比機(jī)型、數(shù)控系統(tǒng)、流程化生產(chǎn)等，即使是綜合了前述所有先進(jìn)技術(shù)的磨齒機(jī)也比以前的機(jī)型便宜得多，大批量生產(chǎn)使單件生產(chǎn)周期比以前縮短了50%～70%，損耗品(砂輪和金剛石修正器等)成本也大幅下降。