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福建11选5top遗漏:從美國格里森公司產品的發展看齒輪加工技術的發展趨勢

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摘要:1992年9月至10月間格里森公司舉辦了他們建廠127年來最大的一次新技術、新工藝、新產品展示會。從展示的內容上充分反映出格里森公司不但對錐齒輪加工技術進行了革命性的變化,同時在圓柱齒輪加工技術方面也有了新發展。新產品機床全面“CNC”化,為了適應生產新產品的需要,新建成一個現代化生產車間,專門生產鳳凰(PHOENIX)系列機床。這次展示的內容,在一定程度上代表了世界齒輪加工技術的先進水平,這對我國齒輪界也是一個很好的借鑒。

    1992年10月應美國格里森公司的邀請參加格里森公司127年來最大的一次新技術、新工藝、新產品展示會,共邀請30多個國家290余名代表分批分期訪問。中國代表團共7人是最后一批訪問的。訪問日期從1992年10月10日至1992年10月19日。這次格里森公司將其近年開發的新產品、新技術、新工藝及新建成的標準產品生產部(STANDARD PRODUCTSGROUP),都向訪問者開放,對每項產品不但進行系統介紹,而且還進行現場表演和技術討論。
    下面分三個方面介紹訪問內容及體會。
    一、格里森公司發展概況:
    為了適應市場發展的需要,格里森公司將由過去進行多品種經營改為集中生產機床,并投資四千萬美元,花兩年時間建成了一個現代化標準生產部,以便生產鳳凰(PHOENIX)系列機床。
    組織機構的變化:   
    為了能夠根據用戶的特殊需要,及時的提供世界上最好的產品和服務,公司特將生產部門劃分為三個生產部:標準機床生產部;專門機床生產部,工裝生產部。將后方部門劃分五個部門:財務部;市??;銷售;服務部;應用工程和研究部,法律部;人才資源部。
  標準機床生產部:
  該生產部用最先進,自動化程度較高的制造技術生產最先進的數控機床。由于它采用高效生產方法,機床創造周期非常短,交貨期也短。該生產部具有以下特點、:
    1、每天可制造一臺機床。
    2、大大降低機床生產的準備周期。
    3、大大降低了零件清單數量。
4、提供高精度機床。
5、降低機床制造成本。
上述五個特點是靠以下六個條件保證的:
1、高精度的制造設備和恒溫環境:
    為了保證產品的加工精度,該部門所有加工機床都安放在72°F±2°F的恒溫車間,為了加工機床床身,和箱體零件,格里森公司同日本豐田公司合作,設計制造兩臺龍門式加工中心(BN一25A),專門加工床身,兩臺臥式加工中心(FH一100),它具有24個工作臺和124把刀,專門加工各種箱體零件。這四臺加工中心安裝在一個72°F±1°F的恒溫車間,這四臺加工中心所加工出的孔距公差可保證在0.02MM范圍內。   
    該生產部有高精度CNC外圓磨床,CNC內圓磨床和CNC圓臺平面磨床。有一臺CNL激光線切割機和萬能自動電桿機?;駁縵叩淖芭?,布電線等由一臺機械人來完成。廠房內部運輸采用無人駕駛的磁控自動車。
    從新廠房內設備的布局和所生產的產品可以看出鳳凰系列機床完全??榛杓坪蛻???梢愿縈沒枰淺Q桿俸頭獎愕納杓坪橢圃斐雎閿沒枰母髦只?。
    2、適于自我工作組管理的新的組織機構。
    3、用計算機控制完成各層領導的管理系統,使各層領導得到真實的信息并創造了不用畫面報告的工作環境。
    4、優選少數幾個單位做為供貨伙伴。
5、安裝柔性生產自動線,以適應小批量,快速更換品種的生產。
6、為了在新生產車間進行多品種新產品生產,產品進行了??榛杓?。
專用機床生產部:
它是由格里森公司原來的機床部組成,它主要生產:
1、專用機床:傳統的格里森機床,先進的格里森機床,包括生產標準機床部所生產的鳳凰系列機床。
    2、普通機床:
    A.直齒錐齒輪切齒機:展成法加工機床(刨齒機和雙刀盤銑)和圓拉機(REVACYCLE)
    B.淬火壓床。
    C.齒輪檢驗機:滾動檢驗機和單面嚙合檢查儀。
    D.切削工具設備:調刀儀和刃磨機。
    E.圓柱齒輪滾齒機。
    F.其它傳統齒輪加工設備。
3、大修機床(翻新機床):
大修和中修所有現在仍在生產的機床和已停產的機床。
    4、升級的大修機床
    A.CNC控制的錐齒輪展切機:直齒錐齒輪和弧齒錐齒輪切齒機,如N0114CNC,NOll6CNC等。
    B.CNC控制的研齒機
    C.  具有電子分度和數字顯示的成形法大輪切齒機床(NO.606  NO.607等)。
    D.  自動線和機械手:齒輪機床自動上,下料裝置。
    E.  備件:現在生產的機床和過去生產的機床的備件。
工裝生產部:
1.工件夾具:
    A.格里森機床夾具
    B.  其它齒輪加工機床夾具
    C.各種傳統機床工件夾具
    D.格里森機床上,下料裝置
2.切削刀具:
    A.錐齒輪切削刀具的刀片
    B.錐齒輪切削刀具的刀盤體
3.磨齒工具:
    A.裝砂輪的固定法蘭
    B.砂輪修正器   
4.圓拉刀: 
5.齒輪淬火壓模:
二、新產品、新工藝、新技術:   
    2.1鳳凰(PHOENIX)系列CNC曲線齒輪錐齒輪銑齒機。
    它是六軸三聯動的CNC銑齒機,它具有三個線性位移軸:X軸一水平位移軸,Y軸一垂直位移軸,Z軸一床鞍位移軸。三個回轉軸:A軸一工件旋轉軸,B軸一工件座旋轉軸,C軸一刀盤旋轉軸。它即可加工圓弧齒制錐齒輪,也可加工延伸外擺線制錐齒輪。  它采用FANUC 15M控制系統,取消了傳統銑齒機的搖臺,刀傾刀轉、鼓輪、各種交換齒輪、偏心圓盤機構等?;不脊觳捎媚湍ゲ牧?,并采用頂緊力消除導軌間隙,所以機床動剛度很好,切削加工中振動很小,可采用高速切削。
它可存儲100對齒輪的切齒機床調整數據。
1.  鳳凰系列曲線銑齒機主要參數:
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
     1.粗切小齒輪時切削加工效率:NO.116CNC,比NO.116提高1.15倍,NO.175HC,比NO.116提高1.43倍。   
    2.粗切小齒輪每小時生產效率:NO.116比NO.116提高1.11倍,NO.175HC比NO.116提高1.4倍。
    3.精切小齒輪時切削加工效率:NO.116CNC比NO.116提高1.88倍,NO.175HC比NO.116提高3.22倍。   
    4.精切小齒輪每小時生產效率:NO.116CNC比NO.116提高1.71倍,NO.175HC比NO.116提高2.56倍。
    從對比中可以看出:精切小齒輪,一臺NO.116CNC可頂替1.7臺NO.116,一臺NO.175HC可頂替2.5臺至3臺NO.116銑齒機。
2.2鳳凰系列CNC圓弧齒錐齒輪磨齒機:    I
    格里森公司過去的磨齒機結構比較復雜生產效率也比較低,但精度較高如NO.137,NO.463等,主要用于航空工業和機床工業齒輪加工中。
    10年前格里森公司利用瓦古利原理開發了成形法大輪磨齒機NO.602,采用普通砂輪磨大齒輪,而小齒輪用NO.633磨齒機,采用CBN磨輪磨小齒輪,這套磨齒工藝主要用在磨高級小轎車后橋準雙曲面齒輪。
    格里森公司最近研究表明,用鳳凰系列磨齒機采用碗形SG磨料砂輪(美國NORTON公司開發的一種磨料SEEDED GEL),比采用瓦古利原理磨大齒輪,采用CBN磨小齒輪更好。因為采用瓦古利原理的機床多一套行星轉動機構,使機床復雜化,采用CBN磨輪由其轉速太高冷卻有一定困難(圓周速度6000SFPM)。單鍍層不可修形的CBN,磨輪價格約6000美元/個,而只能加工400個齒輪,每個齒輪的磨輪費用15美元。而用SG砂輪由于它可隨時修形,所以可磨800個齒輪,一個砂輪費用為150美元,每個齒輪的砂輪費用為0.19美元。由此可見采用SG砂輪的優越性。
    SG拆輪有以下特點:
    1.它是陶瓷氧化鋁晶體。
    2.用粉末冶金方法熔煉而成。
    3.比普通氧化鋁硬。
    4.自韌性能好。
    5.價格比普通氯化鋁貴20%。但每個齒輪所攤費用低。
    6.切削速度V=4000英尺/分。
    鳳凰系列磨齒機的結構同鳳凰系列銑齒機一樣,它采用三個線性位移軸,三個回轉軸的六軸三聯動原理,采用FANUC系統控制。
    三個線性位移軸:
    X軸一一水平位移軸。
    Y軸一一垂直位移軸。
    Z軸一一床鞍位移軸。
    A軸一一工件旋轉軸。   
    B軸一一工件座旋轉軸。
    C軸一一砂輪旋轉軸。
   今后研究目標
   1.進一步評價新的磨齒原理在鳳凰系列磨齒機上用碗形砂輪磨齒效果。
   2.試驗取消研齒工藝,通過六個用戶,對只磨齒不研齒的齒輪進行噪音試驗。皆達到用戶的噪音標準要求。目前磨齒比研齒費用高1.74倍。
3.繼續研究大輪磨齒工藝。
   4.繼續試驗SG砂輪。
   5.繼續研究錐齒輪磨齒工藝在汽車工業中應用的經濟效果。
6.收集有關鳳凰磨齒機所磨齒輪壽命情況。






 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2.3 NO.125CNC滾齒機
    NO.125CNC滾齒機是格里森公司為了適應轎車變速器生產需要而開發的高效滾齒機。
    它的特點:
    1.該滾齒機是采用計算機數字控制系統(CNC)。
    2.機床剛性比同類滾齒機提高6倍。
    它采用最大阻尼鑄鐵;采用六面體結構;采用200MM的肋條;采用滾刀軸線距刀架軌面距離最短距離191MM(同類機床為260MM);工作臺分度副齒輪直徑比較大379MM(同類滾齒機蝸輪直徑為244—310MM)。
3.切削速度高N=150~1500RPM(最高可達3000RPM)。
4.占地面積?。?.5平方米(而同類滾齒機占地面積為8.3平方米)。
5.機床耗電量費用只是同類機床的70%。
6.機床設計采用專家系統軟件,整機床設計采用熱平衡原理。
7.NO.125CNC滾齒機居當今世界CNC滾齒機的領先地位。
NO.125 CNC滾齒機主要參數:
1.最大被加工齒輪直徑:125MM
2.最大加工模數    3.2MM
3.最大加工螺旋角    ±45°
4.被加工齒輪最少齒數    4
5.滾刀軸心到工件軸線最短距離      15MM
                         最大距離      180MM
6.滾刀主軸轉速  150~7500RPM
              (最大到300—3000RPM)
2.4蝸桿砂輪磨齒機(TAG一400,CNC)
格里森公司同日本OKAMOTO公司合作,開發圓柱齒輪蝸桿砂輪磨齒機,它主要用于汽車變速器齒輪磨齒加工。
    TAG 400 CNC蝸桿砂輪磨齒機特點:
    1.用FANUCl5M控制器控制的8軸CNC機床它控制:砂輪進給,工作臺進給主軸旋轉,修正器軸向進給,修正器徑向進給,工作臺轉角,砂輪旋轉。
2.砂輪無級變速1000~2000RPM。
3.砂輪自動連續(斷續)串動。
4.自動修正循環。
5.冷卻噴頭自動定位。
6.砂輪自動平衡。
7.液壓系統自動溫度平衡。
8.英文數顯。
    TAG 400 CNC蝸桿砂輪磨齒機
    主要參數:
1.加工圓柱直齒輪和斜齒輪。
2.被加工齒輪最大直徑    400MM
3.最大齒面寬     200MM
4.模數范圍    0.5—8MM 
5.齒數范圍    8—600
6.螺旋角范圍    ±45°
7.壓力角范圍    14.5°一30°
2.5 NO GTR 250 VG CNC倒角機
    該倒角機可對圓柱直齒輪,圓柱斜齒輪,錐齒輪和準雙曲面齒輪的大齒輪和小齒輪進行倒角和去毛刺。它是用指狀銑刀進行倒角。   
    它的特點:
    1.它是用FANUC 16MA控制器控制的5軸CNC機床。
2.它是指狀銑刀進行精密倒角。
3.為了自動上,下料,被加工齒輪采用豎直布局。
4.工件采用液壓夾緊。
5.刀具可以轉動,以便對內齒輪和花鍵進行倒角。
6.刀具速度可無級變化,以便獲得最高刀具壽命。
7.可提供自動上,下料裝置。
它的主要參數:
1.最大被加工直徑    250MM
2.被加工齒數范圍    無限
3.刀具速度范圍    0~5000RPM
4.刀具轉角范圍    -10°一45°
2.6 NO 300 CG CNC刀具刀磨機。
    它是5軸CNC刀具刃磨機,專門刃磨各種錐齒輪刀具,它采用CBD摩輪,它可刃磨前刀面和刀具側面齒形(如,TRI——AC,RSR刀具)。它可以刃磨整體錐齒輪刀具:1.1²~6²;鋃齒刀具3.5²~12²。砂輪轉數N=3054RPM。
    2.7  NO 114 CNC直齒錐齒輪雙刀盤銑齒機。
    它是在NO 114直齒錐齒輪雙刀盤銑齒機基礎上,用FANVCO—GC控制器改造而成的。它是3軸,2軸聯動的CNC機床,它取消了傳統NO 114雙刀盤銑齒機以下機構:
1.切削速度交換齒輪。
2.進給交換齒輪。
3.滾比交換齒輪。
4.擺角交換齒輪。 
5.分齒交換齒輪。
6.分度機構。
7.控制鼓輪機構。
它具有以下特點:
1.雙刀盤采取交流變速電機。
2.搖臺可變滾比轉動。
3.床鞍可變速進給插入切削。
4.它可以進入粗切,精切,全工序方法加工。
5.液壓夾緊機床8個軸:
  輪位  上,下錐距(2)  上,下,刀具偏置距(2)根錐角
    它的機床主要參數同NO114直齒錐齒輪雙刀盤銑。它由于采取CNC控制,增加了機床動剛度,減少了機床調整時間,增加了機床可靠性和重復精度,減少占地面積,減少操作者培訓時間。
2.8 NO.116 CNC弧齒錐齒輪銑齒機
它是在NO116弧齒錐齒輪銑齒機基礎上,用FANVCO——GC控制器改造而成的。它是3軸,2軸聯動的CNC機床。
NO.116CNC的特點:
1.加大冷卻量:冷卻液流量從35加侖增大到70加侖。
2.采用"MAYFRAN'鐵屑分離器。
3.提高刀盤主軸剛性。
4.數顯調整參數和用液壓夾緊六個調整軸:
刀傾座轉角
刀轉角   
刀位
垂直輪位
水平輪位
根錐角
5.工件主軸采取液壓制動盤。
采用FANVCO—GC控制后
分齒交換齒輪和超越離合器。
滾比交換齒輪
進給交換齒輪
速度交換齒輪
擺角交換齒輪
控制鼓輪機構
滾比變性機構交換齒輪
取消了以下機構:
由于取消上述昂貴的機械零部件,所以簡化了機床傳動鏈和機床維護成本。
NO 116 CNC弧齒錐齒輪銑齒機的優點:
1.易于操作,減少人為誤差。
2.減少調整時間。
3.增加機床可靠性。
4.提高機床重復精度。
5.減少換刀時間。
6.減少機床占地面積。
7.減少工人培訓時間。
8.提高生產效率1.7倍。
2.9  NO507、NO507E、NO507CNC三種研齒機比較。




























2.10自動電磁余量分配規。
格里森公司開發了自動電磁余量分配規,將它裝在鳳凰系列切齒機和磨齒機上。它是利用磁阻傳感器的非接觸式自動余量分配規,它可精確,快速的確定齒槽位置和齒圈徑向跳動量。它要求三個手動調整動作:二個線性軸調整,一個角度軸調整。調整值可由機床調整卡中獲得。對工件進行確定位置時它伸出來,工件定位后它縮回以免裝卸零件及切齒時碰傷。它工作時測頭距齒頂面0.51MM。
2.11 冠狀整體弧齒錐齒輪粗切刀
為了提高刀具剛性和增加刀齒數目及提高刀具精度,目前格里森公司正在試驗弧齒錐齒輪冠狀整體粗切刀。它將所有內,外切刀齒做成一個冠狀圓,然后將它裝在一個刀體上,即構成一把錐齒輪銑刀盤,這種刀具目前正處在試驗階段:
2.12 CAGE軟件
它是錐齒輪設計,制造,檢驗的一套完整程序:
1.設計方面程序:
a.齒坯尺寸計算程序
b.普通強度計算程序
c.基本機床調整數據
2.分析程序:
a.接觸區分析程序(TCA)。
b.根切驗算程序(UNDERCUT)。
c.接觸區小調整修正系數。
d.載荷狀態接觸區分析(LTCA)。
e.有限元強度計算。
3.齒輪制造程序:   
a.切齒機床調整數據計算程序。
b.RSR刀頭刃磨數據計算程序。
4.檢驗程序:
a.G—AGE軟件:
齒輪牙齒表面座標值計算程序和修正矩陣程序。
b.齒輪實測表面同理論上標準齒面比較的程序
c.根據實測齒面同理論齒面比較之差值,修正切齒機床調整數據程序。   
目前格里森公司正在將這些程序進行圖形化和適用于小型便攜式臺式多功能計算上,這樣便于用戶使用。
格里森公司已經將這些計算程序通過計算機同鳳凰系列切齒機和磨齒機聯網,同ZEISS或HOGLER的三座標儀聯網,不需人工調整機床,通過計算機,將三座標儀測量出的誤差通過修正矩陣計算出切齒機床應修正量,直接傳輸給切齒機床。
三、幾點體會
1.從格里森公司生產的錐齒輪切齒機床和磨齒機,圓柱齒輪的切齒機和磨齒機,刀具刃磨機和倒角機等的CNC化可以看到今后所有齒輪加工機床都要CNC化,  使機床機械傳動件大幅度減少,增加機床的精度和可靠性,并且便于操縱。
2.隨著計算機技術和電子技術的發展,今后可以不用人工直接調整機床,操作者可以向計算機輸入基本參數,通過計算機計算并傳輸給機床控制系統,再由控制系統控制機床自動完成機床調整任務,這樣即迅速又精確,完全避免人為誤差并可保證機床調整的重復精度。
3.高質量的產品必須有先進的科學管理和先進的加工設備來保證。在大量生產中必須逐漸減少人的因素對產品質量的影響。
4.為了提高齒輪質量,無論是錐齒輪還是圓柱齒輪,人們不單純提高熱處理前的加工精度,現在都在研究熱處理后的精加工工藝,如磨齒工藝。
5.SG砂輪是一種很有前途的砂輪,它將會在錐齒輪磨齒工藝,圓柱齒輪磨齒工藝及其它磨削加工工藝中得到廣泛應用。   
6.只要用科學的設計方法(如有限元法,同時工程等)即可設計出機床體積小而機床剛性很高的齒輪機床,如N0125滾齒機,占地面積雖然比同類機床小,但機床剛性可提高6倍。
   
 
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