眾所周知,對于模數(shù)范圍在0.3至3mm之間、精度為DIN標(biāo)6~7級的淬硬齒輪、齒軸及蝸桿等零件,國內(nèi)傳統(tǒng)的精加工工藝主要是磨齒和硬齒面刮削(即刮齒)兩種。但由于滾刀材料上的局限性,刮齒通常不被人們所采用。
近年來,隨著機床結(jié)構(gòu)的不斷改進,機床及工件夾具剛性的提高,刀具材料的進步,特別是涂層技術(shù)的發(fā)展,使得刮齒的加工質(zhì)量及穩(wěn)定性日益提高,逐漸成為小模數(shù)淬硬齒輪精加工中流行的成熟工藝,國外很多企業(yè)已逐漸采用刮齒替代磨齒作為精加工方法。
1. 淬硬齒輪、齒軸的精加工
使用刮齒工藝精加工小模數(shù)齒輪,精度可以達到DIN標(biāo)6~7級,表面粗糙度質(zhì)量高,而且穩(wěn)定性也很高。在保證產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)上,相對于磨齒來說,刮齒工藝的優(yōu)勢有以下幾點:
1) 效率高
對于小模數(shù)齒輪的硬齒面加工,如果采用磨齒機工藝,由于工件很小,加工部位空間有限,磨齒機在砂輪直徑上受到很大的限制(通常磨齒用砂輪直徑在150mm以上),只能采用成型片砂輪(直徑可以做到60mm)對齒輪進行逐齒加工,因此其加工節(jié)拍很慢,效率很低。
而刮齒工藝是在滾齒機上進行的,由于采用較小外徑的滾刀(如直徑24mm,32mm的滾刀),因而加工節(jié)拍很快,效率很高。一般來說,其加工節(jié)拍僅僅為采用成型片砂輪逐齒磨削節(jié)拍的四分之一到二分之一,即其生產(chǎn)效率比采用成型片砂輪逐齒磨削通常要高2~4倍。
2) 成本低
以Koepfer的滾齒機為例,配備工件刮齒工藝所需刀具、夾具和附件,總價僅為35~45萬歐元;而在同樣配備加工用砂輪、夾具和附件的條件下,進口磨齒機的價格通常在100萬歐元左右。如果再加上加工效率的因素,對于一臺滾齒機采用刮齒工藝所能達到的產(chǎn)能,可能需要采購2~3臺磨齒機才能實現(xiàn),因而兩種不同工藝所需的投資成本就相差了4~6倍。
另外,考慮到占地面積、能源消耗、所需配備的操作人員、設(shè)備維護及備品備件準(zhǔn)備等方方面面的因素,相對于磨齒工藝來說,由于刮齒工藝所需設(shè)備數(shù)量少,其成本又低很多。
3) 設(shè)備通用性高
通常,高精度齒輪的加工一般都包含預(yù)滾(即淬火前軟滾)和精加工(淬火后的刮齒或磨齒)兩道工序。
對于生產(chǎn)批量不大的企業(yè)來說,可以采用在同一臺滾齒機上進行軟滾和刮齒,而無需另購磨齒機;
在大批量生產(chǎn)的情況下,預(yù)滾和刮齒則可能需要分別在不同的機床上加工。但在設(shè)備選型時,可以考慮采用同一種滾齒機分別進行軟滾和刮齒。這樣,在機床維護、備件和易損件的準(zhǔn)備上均可以通用;當(dāng)軟滾滾刀和刮齒滾刀需要重新刃磨時,也可以使用同樣的滾刀刃磨機進行修磨,當(dāng)然,兩種滾刀都可以在巴爾查斯(Balzers)公司進行刀具再涂層。
2. 淬硬蝸桿的精加工
在此之前,模數(shù)為0.3 至3 mm 之間的蝸桿加工尚無法在同一臺滾齒機上完成所有的輪廓形狀。 然而Koepfer公司憑借新研發(fā)的滾銑頭和相應(yīng)的軟件成功地將軟銑 (軸向、徑向和切向銑削) 和硬加工在一臺滾齒機上完美結(jié)合,并且將加工質(zhì)量提高了數(shù)倍。
三年前,Koepfer公司在工藝可靠、技術(shù)成熟的滾齒機上配置了用于加工蝸桿的最新通用可偏移滾銑頭,實現(xiàn)了用滾齒機加工蝸桿和進行硬刮齒。該通用可偏移滾銑頭功能強大,結(jié)構(gòu)緊湊,專為圓柱齒輪的滾齒和單頭及多頭蝸桿的銑削加工而設(shè)計。正由于結(jié)構(gòu)緊湊,所以滾銑頭能夠擺動到尾架下面加工蝸桿的輪廓。可以說,Kopefer公司為滾齒機創(chuàng)造了全新的應(yīng)用領(lǐng)域,大幅拓展了滾齒機的應(yīng)用范圍。
Kopefer公司配置的新驅(qū)動技術(shù),創(chuàng)造出了以前只能通過磨削加工才能達到的極致精密和卓越品質(zhì)。眾所周知到目前為止帶十字交叉軸的蝸桿驅(qū)動機構(gòu)一般都是通過浸漬法生產(chǎn)的。雖然采用傳統(tǒng)滾齒機也能加工蝸桿,但無法滿足高精度。而航空航天領(lǐng)域的零件,如用于調(diào)整飛機著陸襟翼的驅(qū)動機構(gòu),必須滿足DIN6~7級的精度要求。由于Kopefer公司滾齒機加工的高度精密性,加上能實現(xiàn)切向銑削,能配置專用刀具;最后還擁有專為此研發(fā)的軟件,完全達到了上面的精度要求。
使用 Koepfer滾齒機加工蝸桿時,可以先對蝸桿進行軟銑,然后在同一機床內(nèi)進行硬刮齒,甚至硬滾齒以省卻磨削工序。也就是說先將工件硬化處理達到HRC54,然后進行硬刮削,這樣可達到最佳質(zhì)量。
3. Koepfer滾齒機的特點與優(yōu)勢
Kopfer公司的滾齒機一如既往采用了封閉式的框架結(jié)構(gòu),并使用技術(shù)完善久經(jīng)考驗、由高級聚酯材料(俗稱人造大理石)澆鑄而成的床身,機床配置了至少八個CNC軸(其中一個用于高架機械手)。和“U”形結(jié)構(gòu)的立式機床不同,這種封閉式的受力結(jié)構(gòu)避免了動力尾架主軸在夾緊力和切削力達到最大時產(chǎn)生的彎曲。
機床配置的BWO控制系統(tǒng),聽起來可能還有點陌生,卻深受專家肯定和推崇。 控制系統(tǒng)帶觸摸式控制屏,并有內(nèi)置的容量為1兆的程序存儲器。由Koepfer公司研發(fā)的軟件采用對話式編程界面,操作簡單,即使是一般技術(shù)人員也能很快掌握編