应用模块化设计扩展机床应用范围

TOBIAS SCHR.DER

应用模块化设计扩展机床应用范围

One for all w ith modular machine concept

TOBIAS SCHR.DER

瑞士Reishauer公司推出了新一代RZ260型蜗杆砂轮硬齿面磨齿机。该机床采用模块化设计，可以不同用户的需求。

由于对工件质量和部件性能的要求不断提高，齿轮的淬硬精加工逐步成为工业生产中的主流。齿轮精加工方法很多，蜗杆砂轮磨齿是最近几年才出现的。这种方法源自Reishauer的多项创新成果，这些成果已经集成到这种磨齿加工艺中，在提高了加工质量的同时，大幅度降低了加工成本。

创新降低了加工成本，提高了加工质量

变位磨削技术就是这类创新成果的一个实例，磨削蜗杆连续的轴向位移可以补偿砂轮的磨损。利用选定的位移策略，可在整个砂轮修整过程中始终保持工件加工质量的一致性并提高了单位时间的切除率。这项技术是瑞士Reishauer公司于上世纪九十年代开发的，已经广泛用于载货汽车和大型载客汽车的齿轮 （所谓环形齿轮）的蜗杆砂轮磨削。

另一项创新实例是机床引入了第二工件主轴，可以在一个工件加工的同时进行零件的上、下料。这种结构可以在缩短加工时间的同时，最大限度地缩短占整个加工循环相当比例的非加工时间。在2003年意大利米兰举办的EMO展上首次展出了应用了这些创新成果的RZ 150型蜗杆砂轮磨齿机。采用这种新一代的磨齿机，汽车工业能够经济地加工较小型的齿轮，例如控制齿轮和行星小齿轮。由于大幅度促进了市场增长，自此之后，RZ150机床就成为全世界汽车齿轮箱齿轮生产车间的首选装备。

图1 RZ260蜗杆砂轮磨齿机采用模块化设计填补了Reishauer产品线

由于技术创新的蜗杆砂轮磨能有效地提高生产率，Reishauer已经将RZ 150机床的技术应用于大型机床。于2009年米兰EMO展首次亮相的RZ 260系列机床 （图1）是可以加工大型工件的机床。RZ 260也有多种变型。RZ 150完全是面向大批量生产用的产品，而RZ 260则更适用于小批量多品种生产。为此，在开发阶段更多精力是放在对不同用户的车间基本条件的适用性上。

采用模块化设计为用户提供多种选择

采用模块化理念设计的机床最主要的优点就是提供更大的选择余地，以便让用户根据自家工厂的生产条件和工件要求选择最适用的机床配置。例如，RZ 260可以选装第二工件主轴。如果只是加工多种大型工件，则可相应减少更换工件时间在总加工循环中所占比例，但仍不足以回收增加第二工件主轴的成本。增加第二套夹具还可降低工装成本和转换时间。以上各项创新的集成是适应小批量加工的重要因素。在采用联机作业的情况下，如果该机床的循环时间不能与RZ260机床相匹配或不能充分利用机床的生产能力的情况下，可考虑减少投资，即不建议使用第二工件主轴。如果今后需要提高生产能力时，可以进行快速改装，加装第二工件主轴。

与所有Reishauer蜗杆砂轮磨齿机一样，RZ260也可以装备集成式修整装置。为提高砂轮修整的柔性，用户还可选装带CNC回转坐标的修理工整工具。这样，就可以使用柔性的双锥砂轮，这不仅能加工多种齿轮，而且具有涵盖一定范围模数和法向压力角的通用性。这样就可以大幅度降低多品种加工时的工具投资。此外，C4轴还是采用TwistControl磨削技术的必要条件，以加工轮齿侧面变位。

图2 用户可以自行确定机床的柔性和生产能力：RZ260可提供四种不同结构的主轴供选用

另一方面，如果所加工的齿轮种类不多，可选装全轮廓滚轮修整器。这种修整器只适用于单一品种齿轮的加工，这种砂轮的磨削效率要比双锥砂轮的效率高得多。在这种情况下，则不必采用上述回转坐标轴，以节省投资。

砂轮修理整器和工件主轴全部安装在一个主轴回转托架上 （图2）。在磨削过程中，这个回转托架可以使其中一个主轴以很高的重复精度精确定位，在砂轮修整时，可以使修整器相对于磨削螺纹进行定位。工件的上、下料在机床加工区外进行，以便于自动或手动上料时接近工件。双主轴型机床上，二个主轴均安装在这个可回转180°的主轴托架上。当使用第一主轴磨削工件时，可在第二主轴上更换工件并得用一个感应传感器与磨削中的蜗杆砂轮同步。在磨削过程中，高精度修整器置于与二个主轴呈90°的位置，以防止磨削过程中润滑冷却液、切屑和磨粒可能造成的损坏。

为进一步提高RZ260的应用范围，还可选装间歇轮廓磨削。在加工批量很小或生产量不大时，轮廓磨削是一种经济的并可替代Reishauer蜗杆磨的加工方法，尽管生产效率较低，但砂轮制备比较容易。此外，轮廓磨削适用的模数范围比较大。

若使用外径较大的砂轮，只需选用相关软件即可，RZ260同样可以配备成形磨削所需的各坐标轴。此外，这种机床也可使用很小的砂轮进行成形磨削加工。在这种情况下，可以使用Reishauer公司新开发的成形磨磨削头。这种小型砂轮主要用于加工齿轮相邻轮廓过渡区，由于没有足够空间使用较大砂轮，只能使用小型砂轮 （图3）。在开发这种附加的砂轮架时，重点放在了结构简单并可以快速安装方面。因此，从蜗杆磨削转换成轮廓磨削所需的时间仅比蜗杆磨削时更换加工不同工件的转换时间多上数分钟。

图3 采用Reishauer轮廓磨头磨削齿轮轮廓时，跳动很小，如在生产实践中证明确实需要时，可以加装C4轴

与以前的Reishauer机床相比，仅在用可修整的蜗杆砂轮连续磨削方面，RZ260明显扩大了应用范围。无论轮廓磨削还是蜗杆砂轮磨均可采用可修整砂轮和电镀砂轮。使用电镀砂轮仍要分粗磨和精磨砂轮。RZ260蜗杆砂轮磨床除可应用多种工艺外，对于绝大多数加工工艺来说都是专业化的最佳选择。最为理想的是采用可修整蜗杆砂轮的磨削方法。只要具备基本使用条件，这种工艺方法的确是硬齿面高效精加工的首选。

图4 汽车工业在使用双主轴RZ260机床磨削这种环齿轮时，能将加工循环时间（floor-to-floor）缩短到一分钟以内

双主轴机床缩短了加工循环时间

图4所示为RZ260机床加工效率的实例，图中加工的是一种典型轴传动齿轮 （所谓环齿轮），它主要用于采用横置发动机的载客汽车的端面齿轮传动。由于这种齿轮具有很大的直径齿宽比，而且是薄壁齿轮体，因此，在齿轮淬硬热处理过程中会造成很大的变形。为此，这种工件需要在Reishauer进行预磨。应用双主轴RZ260机床磨削这种工件可以大幅度缩短加工的循环时间，能将加工循环时间 （floorto-floor）缩短到一分钟以内 （含砂轮修整和更换工件时间）。从磨削结果看，很容易达到用户对这种齿轮提出的质量要求。

高性能与模块化相结合，为这种机床开拓了广阔的市场，所涉及的用户除汽车制造用其零件供应商外，还包括货车与工业齿轮加工或专业齿轮制造商。可选装的模块化结构已成为这种机床成功的标志。这种机床已经销售出多种变型产品。这表明：无论用户是采用全套模块还是选装部分模块，都在各自工作领域内获益。因此，这再次证明，Reishauer的创新增强了用户的竞争实力。

Tobias Schr.der博士是瑞士Reishauer公司的销售与产品管理主管

E-mail:tobias.schroeder@reishauer.com