——工艺可靠,机加工和非生产时间减少
不仅是变速器本身,就是其制造过程来说,也必须是越来越经济,在大型齿轮方面也是如此,其趋势正从纯粹的单件生产,走向更大的批量。目标是减少机加工和非生产的时间,并对资源的利用进行优化。必须考虑对齿轮加工所提出的更严格的要求:对于齿轮,即使是在不利的工作环境条件下,也要具备更高的工作性能,最长的使用寿命,同时要减少交货期,并要求顶级的加工质量,顶级的效率和顶级的工艺可靠性。
在大型齿轮的加工过程中,几乎总要有一个重点的考虑的因素,没有这一点,是不可能的。按照这个结论,对于大型齿轮来说,在一个长时间内,具备最高的可靠性,一直所要求的。特别是必须将它们安装在难于接近的地方,例如远洋的舰船,或风力发电站。对可靠性的高度要求,通常反映的对轮齿的几何精度的要求,要适应冲击负荷的工况 – 实际上,要将轮齿的几何形状加工到一个高级别的精度。特别重要的是在加工过程中要符合齿面质量的要求,这是齿轮滚动和磨损过程一个最直接的情况反映。
不久以前,制造大型齿轮的加工焦点,是集中于要达得所要求的精度,其他的加工要素都是第二位的。
面对新能源的发展趋向,特别是风能利用增强的趋向,反映出的是,许多齿轮制造厂商,当前面临的是增加批量 – 同时对齿轮的性能和可靠性的要求也越来越严格了。
生产资料的合理配置和优化利用成为必不可少的条件。为适应大批量所需的经济的管理,和减少交货期的要求,必须从整体上增加产出。
通过缩短切削时间,可以减少机加工时间,关键的途径是刀具技术,提高刀具的性能,并避免不必要的刀具运动,例如,非生产的空行程。
降低非生产时间的聚焦点是工件的自动装卸,例如,采用环行装料器,省时的调整夹具、夹紧装置和刀具更换装置。
具有三倍功效的高性能的内齿圈铣头,切削深度更深,并且极大地减少了切削时间
对于硬齿面的加工,由于磨削会引起着火的危险,因此在提高金属去除速率方面设立了严格的极限,为此,在切削刀具方面,有更高的驱动输出功率,会在降低机加工时间上起到主导作用,特别是在软齿面加工过程中。实际上,主轴输出功率的提高,需要达到一个更高的效能,特别是在加工内齿圈的情况下,在这个领域,格里森的一个创新型的驱动装置确立了一个新的典范,并在内齿圈的软齿面机加工方面,做出突出的贡献。有了新型的高性能的内齿圈IFK3铣头,就同样的尺寸部件来说,刀具驱动的输出增加到原来的三倍,极大地降低了机加工时间。
可加工的圆柱齿轮更宽,齿深与螺旋角更大
对于IFK3铣头,针对加工斜齿轮所需的刀具回转,仅需通过刀轴来实现,铣头仍保持在垂直位置上。这种结果,对于加工具有更大螺旋角的齿轮来说,在保持最高精度的条件下,有了更高的自由度,并有能力加工齿宽更大的齿轮 - 在高效能地铣切内啮合齿轮时,这一点尤其重要。
不仅是极大地提高了效能,该独特的驱动装置还能加工齿面宽度更大的齿轮,与以前相比,可加工整体尺寸更大的工件。特别是在风力发电行业,更大的齿轮,能迅速地、奇迹般地提高风力发电站的输出功率。例如,一台配备了高性能的IFK3铣头的内齿圈铣头的机床,能够让铣头的驱动输出功率从30kW增加到80kW,并且最大的链轮宽度从500mm 达到800mm。
对该驱动装置的刀具控制,也从整体上得到了改进,并且不受驱动装置相互作用的制约。因此能获得更高的加工精度,并使刀具达到更长的寿命。在刀具夹持装置上的,能自动自由伸缩的外侧支承,也为高效能和满足人机功效原理的刀具更换,提供了保证。
按照标准,IFK3可配备的机床,工件直径从1600 mm到6400 mm。10米的铣床,也可以采用此项技术。
优化加工过程的可转位硬质合金镶嵌刀齿工艺技术
采用合适的刀具,利用新型的IFK3内齿圈铣头的高驱动性能,即可转化成相应的金属去除速率的增加,这要求采用优化的可转位硬质合金镶嵌刀齿,和特殊的PVD磨损涂层。在Opti-CutÒ刀具系列中,格里森提供可转位硬质合金镶嵌刀齿,这些刀齿采用修圆的切削刃,和“Alcronite”涂层,以满足使用要求,高效的Opti-CutÒ刀具,转化成金属去除的大的驱动输出,因此减少了机加工时间,并延长了刀具的寿命。
采用专用的粗磨和精磨砂轮,进行成形磨削和蜗杆砂轮磨削
随着对工作效能和运转性能要求的提高,对硬齿面精加工齿面质量要求相应提高。例如,就目前的风能发电站齿轮来说,齿面的粗糙度为0.4mm到0.6mm被认为是足以满足要求的。然而对于有更高的输出功率的更新的电厂,或是在暴露和难于接近的地方,越来越多的是规定齿面的粗糙度为0.3mm,或是更优。对于这种光滑齿面的加工,在以前,只能使用晶粒非常进精细的磨削器具,并且产量极低,而想要降低机加工时间时,就要求采用专用的粗加工砂轮和专用的精加工砂轮,进行硬齿面的磨削。nextpage
磨齿机自动更换砂轮
格里森是第一家采用全自动更换砂轮的装置的磨齿机制造厂商–这在提高生产效率上,起到了具有重要意义的先导作用。例如,格里森的TitanÒ系列机床,可将专用的粗磨和精磨砂轮,用于其砂轮更换装置上 – 仅此,就能让生产效率得到显著的提高。通过粗磨的旋转过程,以更快的速度去除了淬硬的加工余量,并且,由于采用的是粗粒的砂轮,比起采用一个砂轮粗磨,之后还要用其完成精磨加工,发生磨削灼伤的危险较少 – 而在精加工过程中,采用优化精加工工艺的砂轮,能更好地提高齿面的加工质量。
对于模数不超过14 的齿轮,砂轮更换装置,还能让生产效率在另一方面有所提高。即采用蜗杆砂轮进行粗磨加工。就采用蜗杆砂轮进行磨削的运动顺序来说,砂轮和工件之间的往复运动过程更少,因此,与使用一个专用的粗磨砂轮相比,淬硬的加工余量就可以在更短的时间去除。最终的加工 – 精磨 - 无论两种情况中的哪一种,都可采用合适的专用的精磨砂轮,来完成。
格里森有这样一套以“Power Grind”命名的、独创的工艺方法,这是一套功效极高的柔性化加工方法(这种方法包括对蜗杆砂轮和成型砂轮的修整工艺),并在应用场合获得了很大的成功。
采用专用的粗磨和精磨砂轮 – 不更换砂轮或做夹具的重新调整
在机加工方面,专用砂轮磨削的的优势,在传统的机床设备上,也可用于自动的机加工过程 – 甚至是在没有砂轮更换装置的情况下完成。在同样也是由格里森开发的Opti-GrindÒ工艺过程中,同时安装有粗磨和精磨砂轮。
此种砂轮的配置与使用情况,对照传统的齿轮磨削方法,采用Opti-GrindÒ工艺,生产效率可提高百分之40以上。
用于各种砂轮的自由扭转磨削
格里森开发了一种补偿方法,此种方法特别易于对各种磨削加工中出现的齿面扭曲现象进行弥补。对于双齿面磨削,此种方法完全可以补偿出现在蜗杆砂轮磨削和成型磨削过程中,所出现的各种齿面扭曲现象,而不会损失任何时间 – 这在保证齿轮高质量的几何精度方面,做出了显著的贡献。
减少非生产时间:采用零点定位夹紧装置,调整与及加工同时进行...
精确地夹紧形体大、质量大的工件是一个耗时的过程,并且在很大程度上依赖于操作人员的经验,此时机床停止使用,并且切除金属的潜能不能发挥。零点定位夹紧装置,能够在加工另一个工件的同时,进行工件的夹紧和找正工作,此工件,包括零点定位夹紧工作,可以在一个规定的时间得到更换,最重要的是比直接在机床上夹紧减少了很多的时间。
偏心与偏摆补偿
除此以外,还可采用CNC偏心和/或摆动补偿。其作用降低了对夹紧的精度要求 – 并在相当大的范围内,相应地减少了夹具和调整的复杂性。利用一个基准面,测量工件在机床上的实际位置,并通过一个自动程序进行计算。在磨削加工过程中,在控制砂轮运动的同时,CNC中的装换功能,依据工件的理想位置, 对工件的偏移进行补偿。
消除了空行程的特定的余量磨削
在齿轮精磨的过程中,在磨削余量上,要考虑到不可避免的热处理变形,这要通过测量,使砂轮的进给不超出其与工件的接触范围。并要照顾到工件最大的变形量和/或最大的修整量。综观工件的整个圆周和整个宽度,就会看到有大量的时间的浪费和非磨削行程。格里森的磨削软件防止了这种情况,方法是让工件程序自动适应圆周方向的热处理淬硬变形。通过测量和对中,由热处理变形所造成的不与工件接触的部分的砂轮运动,就可以被省却,或是减少进给运动。
依照工件特点,砂轮进给和操作控制的智能化创新形式,开辟提高生产效率的新途径。
可靠的工艺,不断提高的生产效率,源于一个设备厂商
如果与通常的生产环境匹配的生产设备,连同工艺技术与部件,可以从一个来源地得到供应并贯彻执行,那末大型齿轮生产中至关重要的加工的可靠性和加工质量,就可以最简单和最可靠的获得。据此,格里森一直是从战略的高度梳理和拓宽自己在齿轮加工技术方面的丰富的经验。作为“最全面的齿轮制造专家和设备供应厂商”,在齿轮产品设计和工艺设计方面,在以更高的效率实现工艺方案方面,目前,该公司是一个值得优选的伙伴。