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新工艺实现高效铣齿 |
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作者：Bernhard Kuttkat 来源：弗戈工业在线 |
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齿形件和锥齿轮的制造厂商常常在寻找一种能够替代传统加工工艺的技术解决方案。Heller公司与Voith公司一起研发出了一种可提高粗铣和铣齿效率的加工工艺。
目前一些五轴加工中心的制造厂商对铣齿加工给予高度关注，很显然，利用现有的五轴加工中心的能力来拓展加工中心传统应用领域之外的其他应用场合是很有必要的。位于Nürting地区的机床制造厂家Heller公司也在走这条路。该公司于2009年秋天引入新的F系列产品，从而更深入地钻研五轴加工技术。对于铣齿加工，Heller公司认为F系列和目前市面上高性能的MCH-C型五轴加工中心相比，无论从产品的能力上还是从产品的范围上均可以提供极佳的加工机会。
专用软件对齿轮进行模型化分析
最后与Voith公司一起共同研究此项目，并在本领域内实现一种新的工艺。在“传统型”加工企业还在一如既往地采用专用机床和专用刀具加工齿形工件时，加工中心的制造厂商们已经开始在加工中心上，除了其他各式各样的整体加工之外，通过专用软件对齿形件进行模型化分析。在数学演算的基础上，可以生成一种理想的几何外形并从中推导出一种CAD/CAM程序。传统的铣齿机床只是基于一种机器结构和一种相应的运动学机理。向机床设备输入调节参数，则可得出相应的齿形。
Heller公司认为，即使新工艺在有些方面类似于滚铣工艺，但也并不是同一回事：切齿参数直接从图纸上被输入到设备控制系统里，实时生成粗加工和精加工的五轴轨迹。因此，人们无需准确的数学3D外形模型，而是以事先在图纸上已经确定的切齿数据为基础。校正数据从测量设备上反馈回来，并通过设备控制系统直接输入和处理。
图1 在与Sandvik Coromant公司合作的情况下，研发出了一种带有刀片的合适的罐形铣头
如上所述，这种工艺流程的另一个好处在于在加工过程中刀具的实时数据（如刀具磨损情况）也被连同一起输入。这对于加工精度是极有好处的。除了齿槽加工工艺之外，Heller公司也可以对毛坯件进行粗铣加工。这就是说，在第一次工装夹持中，既对内外轮廓进行整体粗加工，同时也在第二道夹持过程中，对齿形进行铣齿加工。对此，该公司专门开发出了一些适用的NC循环，达到对工艺流程的简单控制。由此，针对工件的整体加工，只需一台机床设备即可完成。
Heller公司一直从事于切削量大的加工领域，因此也愿意在齿形铣削方面跟上时代的步伐。Heller公司介绍，之所以要与Sandvik Coromant公司合作开发一种适合铣齿工艺的罐形铣头，即一种滚铣刀，是因为采用这种铣头，整个新的加工工艺的生产效率要比传统工艺至少高出3倍（图1、2、3）。即齿槽越大，生产效率越高。这种生产效率当然在很大程度上也与机床设备的静态和动态稳定性密切相关。紧凑型工装夹具是重要的前提条件，这就是说，托盘夹具很靠近托盘的上部边缘，以便尽量对齿轮或锥齿轮进行深度的夹持。此外，还采用非常结实的主轴和刚性很强的结构件以及外露部分很少的刀具，这些都可以满足粗加工流程的要求。
图2 新工艺采用带有刀片的合适的罐形铣头，这比传统工艺的生产效率高出3倍
新工艺是一种高产能的技术途径。Heller公司认为，这种技术工艺可以适用于对模数4以上工件的加工，即诸如针对FP 2000小型五轴加工中心，可加工的工件直径在720mm以下；针对FP 4000较大型的五轴加工中心，可加工的工件直径在900mm以下；针对带有HSK 100刀柄的MCH-C型加工中心，可加工的工件直径在1800mm以下；还有新型的针对3000mm工件直径的系列加工中心也适用于此。与此相反，针对大批量的小齿轮加工，尽管采用专门的加工设备会产生很高的换装费用，但采用专门的加工设备仍可达到更高的产能。Heller/Voith工艺的长处不在于传统的大批量计时插齿加工，而在于对小品种和小批量的工件的加工。它尤其适合于那些在机床上同时需要用到其他切削工序的系统供应厂商（例如汽车制造厂商）。Heller公司相信，这种工艺当然对于减速箱制造厂商也是很有意义的，因为他们同时也从事对整体组件的加工，尤其是对大型齿轮箱的加工，这是因为在机床设备上采用Heller加工工艺的话，可以实施各种不同的加工流程，对齿轮和锥齿轮的加工就极具经济性。
图3 新的加工工艺是模数4以上的工件的高效加工方案
对标准刀具进行相应的改良
Sandvik Coromant公司对标准刀具进行改良并使新技术融入到新铣刀里去。它对迄今为止所取得的加工成果极为满意。该刀具制造厂商专门致力于对硬铣削技术的开发。对于硬铣削场合，当然可以采用整体硬质有柄合金铣刀，但是Sandvik Coromant公司为了追求高的生产效率和经济效益，与Heller公司一起把工作重心放在了专用的罐形铣刀和盘形铣刀的研发上。由于采用这种新的加工工艺，可以达到所希望的加工灵活性和效益，且无需依赖其他复杂因素（软件方面亦是如此），因此，潜在的目标客户群都很乐意看到这一点。
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| 文章内容仅供参考
(投稿)
(5/31/2011) |
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