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锥齿轮机床的发展和现状

2016-03-11 13:43:31 同步带轮|齿轮|斜齿轮|伞齿轮|定做加工生产厂家-凯迪斯泰 241

1锥齿轮机床的发展和现状
  在锥齿轮中,从轮齿的齿长方向来看,有直齿锥齿轮和弧齿锥齿轮。齿长轮廓与节锥面交线为直线的称为直齿锥齿轮;如果是一段曲线,则统称为弧齿锥齿轮。弧齿锥齿轮(及相应的准双曲面齿轮)按节锥齿线类型又可分为圆弧齿(格利森制)和延伸外摆线齿(奥利康制)两种类型,格利森制的轮齿为收缩齿而奥利康制的轮齿为等高齿。锥齿轮技术的发展与锥齿轮加工机床的发展是密切相关的,锥齿轮加工机床的发展经历了由纯粹机械组合逐步演化为强大的数控系统与简单的机械执行机构的组合。
  锥齿轮机床行业是投资密集型、技术密集型产业,弧齿锥齿轮机床则是锥齿轮机床行业中技术难度最高的产品,它要求刀盘与加工部件进行空间的啮合加工,加工工艺比较复杂,因此对于弧齿锥齿轮机床来说,其制造技术也相对来说较难,目前国际上有美国的格利森(Gleason)和德国的克林根贝格(Klingelnberg)掌握该类齿轮机床的核心技术,我国在这几年也在积极的探索,已经取得了非常好的成效。

2锥齿轮机床产品概况
  锥齿轮加工机床有加工直齿锥齿轮的刨齿机、铣齿机、拉齿机和加工弧齿锥齿轮的铣齿机,以及用来精加工齿轮齿面的机床有研齿机、磨齿机等。作为齿轮加工工艺的不同工序,一般都要经过先铣后研,或先铣后磨的过程。

2.1国外公司产品
2.1.1美国Gleason公司
  国际著名的生产锥齿轮加工机床的专业公司,该公司在齿轮的理论、应用、试验、分析以及齿轮加工的CNC化方面,特别是在弧齿锥齿轮领域中开发、生产PHOENIX系列机床,都代表了当今世界齿轮技术和装备制造的先进水平。
  继凤凰(PHOENIX)第一代锥齿轮铣齿机和磨齿机将传统机械型机床改革成数控性机床后,凤凰第二代产品采用高刚性单立柱整体式结构,使工件主轴和刀盘(砂轮)主轴附着在立柱侧面,这是锥齿轮机床机构设计的最新概念。第二代产品有275HC、600HC两种型号。
  Gleason凤凰第二代锥齿轮机床的主要特点有:a)既可进行等高制切齿也可进行收缩制切齿(磨齿只能磨收缩制)b)既可进行湿切也可进行干切,特别是在进行干切时,切屑直接落到传送器上将切屑排除到机床外,从而避免了热的切屑将热量传送给机床本身,影响机床热平衡;c)机床采用直接驱动电机,取消中间齿轮传动或交换齿轮,从而提高了传动链精度和机床刚度,这是目前世界上锥齿轮机床的最新技术。d)整体立柱式结构,提高了刀具与工件之间的连接刚度,同时减小了机床的占地面积。

2.2.2德国Klingelnberg公司
  在螺旋锥齿轮技术和螺旋锥齿轮切削机床的发展过程中,除美国的格利森公司(GleasonWorks)外,瑞士的奥利康公司(OerlikonBuhrle)、德国的克林根贝格公司(KlingelnbergSons)也产生了巨大的影响。这两家公司现已合并成Sigma-Pool齿轮联盟集团,主要致力于延伸外摆线齿形制螺旋锥齿轮的加工,它们设计的机床采用连续分度的方法滚切加工齿轮。目前共同推出了万能型的CNC弧齿锥齿轮切齿机床—KNC/S35及其制造系统。这是一种万能数控螺旋锥齿轮切齿机床,它把齿轮加工机床与测量技术相结合,与以往相比,机床机构更加简单,刚性得到改善,齿轮加工机床采用新的计算技术后,可通过计算机事先进行最优化设计,缩短调试和加工时间。这两家公司之间既相互竞争,又相互借鉴与合作,共同推动了锥齿轮技术的不断进步与发展。

2.2国内公司产品
2.2.1湖南中大创远
  湖南中大创远数控装备有限公司是2004年4月成立的高新技术企业,在数控螺旋锥齿轮铣齿机方面:该公司最新研制的YK2260为既适合端面铣削(face milling)加工,又适合端面滚切(face hobbing)加工的高端干切削数控螺旋锥齿轮铣齿机,该设备可加工格利森制与奥利康制两种不同齿制的螺旋锥齿轮,加工效率较以前湿切削机床可提高2-3倍,加工精度可达GB5级。
  在数控螺旋锥齿轮磨齿机方面:自从该公司推出的YK2050七轴五联动数控螺旋锥齿轮磨齿机打破美国、德国公司对高端机床设备的垄断以来,该公司又最新研制出了YK20160数控螺旋锥齿轮磨齿机,该设备为国际国内领先的产品,最大加工工件直径达1600mm,并在核心关键技术方面取得了重大突破,成为世界上加工工件直径最大的螺旋锥齿轮磨齿机,满足了国民经济对大规格、高精度锥齿轮的需求;此外该公司新近推出的YK2050A、YK2060A为八轴五联动并带有偏心磨削机构的全数控螺旋锥齿轮磨齿机,可采用扩口杯砂轮或成型机构高效磨削大轮,用刀倾法或变形法磨削小轮,真正实现了螺旋锥齿轮磨削加工数字化和智能化。
  在数控螺旋锥齿轮研齿机方面:该公司自主研发的数控研齿机YK2560具备自动对齿、自动控制点面之间的压力的功能,采用V-H和a-H两种方法对螺旋锥齿轮进行全齿面研磨,达到高效高精度的研齿效果。

2.2.2天津市精诚机床
  天津市精诚机床制造公司以YH60系列大中小规格齐全的四轴坐标轴式数控螺旋锥齿轮铣齿机为主导产品,该系列数控铣齿机是坐标式机型,采用伺服直线轴实现X、Y、Z三个坐标方向的运动,取代原先的摇台、偏心鼓轮的合成滚切运动和机械式进给结构,机床的传动链短,动态刚度明显提高,从而加工效率和工作稳定性大幅提高,该系列机床采用滚切法加工各种模数的螺旋锥齿及准双曲面齿轮。如:YH603G、YH603B在电动工具、缝纫机等领域中的小模数齿轮加工应用;YH604、YH605在汽车、工程机械等领域中的中等模数齿轮加工应用;YH6012、YH6016在石油、化工、船舶、矿山机械等领域中的大模数齿轮加工应用。
  在数控螺旋锥齿轮研齿机方面,该公司于近年研制了YH9150型全数控螺旋锥齿轮研齿机,这台坐标轴式五轴三联动全数控机床实现了对螺旋锥齿轮的全齿面自由研磨,综合技术指标达到了国际先进水平。

2.2.3天津第一机床总厂
  该厂是以是生产锥齿轮加工机床机床为主导产品的大型企业,在数控锥齿轮铣齿机方面该厂为国内龙头企业,并先后研制出加工直径从Φ120-Φ1600mm的多个型号数控曲齿锥齿轮铣齿机及配套辅机。如YKD2212、YKD2220A、YK2232A、YKD2250A、YK2275、YKW2280、YKD22160等。
  目前该厂所承担的“汽车螺旋锥齿轮高效精密加工成套装备”项目已列入国家高技术研究发展计划(863计划),其中YK2275六轴数控弧齿锥齿轮铣齿机为国家“863”计划项目中的重点产品,该机床为全新设计的新结构布局产品,可实现弧线齿和摆线齿两种不同齿制的曲齿锥齿轮加工;机床工件主轴摆动采用摩擦与阻尼结合结构,实现主轴的高刚性、高精度运动,特别适合汽车、工程机械、军工等行业使用;
  YKW2280三轴联动数控弧齿锥齿轮铣齿机具有刀倾机构,能够使用多种加工方法,加工零度齿锥齿轮及准双曲面锥齿轮,其滚切法加工精度可达到6级,拉削法加工精度可达到7级以上,特别适于曲齿锥齿轮的成批或大量生产。
  此外YK22160重型数控曲齿锥齿轮铣齿机可用多种加工方法加工最大直径1600毫米,最大模数30毫米的弧齿锥齿轮及零度锥齿轮和准双曲面锥齿轮,从根本上破解了困扰中国大重型弧齿锥齿轮加工速度和精度这两个难题。适用于矿山、石油、冶金、船舶、风电、水泥、港口等领域机械中的大型弧齿锥齿轮加工。

2.2.4 其他公司产品
  除上述三家企业的产品外,近年来,我国其他锥齿轮加工机床企业也加快了新产品开发的步伐,并在市场上获得成功。秦川机床集团公司申请的国家科技重大专项课题“高速、精密、大型数控圆锥齿轮磨齿机”得到工信部立项,而且该公司最新研制成功的VTM180/5七轴五轴联动车铣复合加工中心,在加工螺旋锥齿轮方面,其最大加工直径可达2.4米,精度可达到7级以上。该机床填补了国内2米以上螺旋伞齿轮制造能力的空白,为许多重型设备的国产化铺平了道路。威海华东的大型螺旋锥齿轮数控磨齿机GT2000G,该机床采用T型结构布局,机构紧凑、刚度大,适用于直径2米,模数16毫米以下的多种齿制的螺旋锥齿轮的磨齿加工。此外,哈尔滨量具刃具集团有限责任公司研发的H350G数控螺旋锥齿轮磨齿机在2010中国数控机床展上也有不俗表现。

3锥齿轮机床的发展趋势
3.1全数控化、网络化制造
  通过将机床的各运动轴进行CNC控制及部分轴间进行联动后,增加了机床的功能,同时缩短了机床的传动链,采用半闭环或全闭环控制后,通过数控补偿,可以提高各轴的定位精度和重复定位精度,此外由于各轴间没有机械传动的联系,结构设计变得典型化,更利于实施模块化设计及制造。特别是少数机床厂商率先在自己的企业中实现网络化制造,取得经验后,为整个制造业提供面向网络化制造的装备和相关软件的做法,很值得我们深思。

3.2高速、高效化
  高速高效是锥齿轮机床追求的重要目标,尤其在磨齿机方面,电主轴的应用使刀具主轴转速得到提高。而工作台转速的提高,则是采用了高精度斜齿轮副或环形扭矩伺服电动机。电主轴及环形扭矩伺服电动机具有回转精度高、无反向间隙及不用维修等优点。

3.3功能复合化
  在一台齿轮机床上进行多种功能的集成是更新技术的发展,如一台功能复合型机床可在工件一次装夹中,完成多种工序加工,从而提高工件的加工效率甚至精度。又如在机床上配置齿轮在线测量系统及测头,避免了大型工件因检测而反复装夹、安装基准变化等因素而影响机床加工精度。

3.4绿色制造
  在高速切削过程中,切削液的飞溅和形成的油雾对生态环境,特别是对操作者的健康特别有害为此国内外著名的齿轮加工机床制造商及齿轮刀具制造商,均把研制满足环保要求的干式切削机床和刀具为产品开发的一项首要的任务来抓,因而不采用液压油及循环润滑油,实现绿色制造及清洁加工的高速干式加工机床倍受青睐。

4结语
  总之,展望中国锥齿轮机床行业的发展前景,我们有理由相信:中国锥齿轮机床行业企业已努力承担起装备中国齿轮加工业的重任并朝着环保、高效、高精度及全数控、功能复合、柔性、自动化、安全性及网络化方向发展。


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