（弗蘭德傳動(dòng)系統(tǒng)有限公司，天津300400）

無論是化工設(shè)備，船舶推進(jìn)裝置，水泥磨機(jī)還是鐵路車輛-驅(qū)動(dòng)技術(shù)業(yè)務(wù)中每天都會(huì)出現(xiàn)單個(gè)和偶爾兩位數(shù)的批量。為了盡可能經(jīng)濟(jì)高效地滿足生產(chǎn)中的最高質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，需要采取特殊策略，通過有效的標(biāo)準(zhǔn)化流程保證最佳產(chǎn)品。例如，在汽車和商用車行業(yè)中，設(shè)置零件用于建立大批量生產(chǎn)的可靠工藝，而在小批量生產(chǎn)中，這是不可能的，并且生產(chǎn)的每一個(gè)工件都需要成為很好的零件?？肆重惛癫捎枚喾N生產(chǎn)方法的技術(shù)，在開發(fā)新的刀具系統(tǒng)和齒輪切削加工過程中，主要的重點(diǎn)一直將適應(yīng)已建立的系列生產(chǎn)標(biāo)準(zhǔn)用于通用工藝和利用協(xié)同作用。

現(xiàn)代機(jī)械是經(jīng)濟(jì)型齒輪切削的基礎(chǔ)。數(shù)值控制的中性數(shù)據(jù)機(jī)器一直使用并完全取代機(jī)械機(jī)器的生成。這些機(jī)器中的每一臺(tái)都配備了通用工具系統(tǒng)，這些工具系統(tǒng)是根據(jù)模塊化原則設(shè)計(jì)的。根據(jù)標(biāo)稱模塊分類的通用葉片的切削刃幾何形狀可以以各種方式使用。與批量生產(chǎn)中特定設(shè)計(jì)相關(guān)的刀片型材相比，這可以在特定的載荷譜范圍內(nèi)生成各種幾何形狀。閉環(huán)原理貫穿于整個(gè)生產(chǎn)過程。這確保制造的齒輪組的屬性輪廓在嚴(yán)格公差范圍內(nèi)符合原始設(shè)計(jì)。該系統(tǒng)的核心是一個(gè)中央生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫，將所有電臺(tái)相互連接起來。每個(gè)齒輪組幾何結(jié)構(gòu)的數(shù)據(jù)記錄都存儲(chǔ)在此數(shù)據(jù)庫中，其中包含有關(guān)側(cè)面微觀幾何體的精確信息。

1 從鍛造毛坯到錐齒輪

無論它們的尺寸是幾cm還是2m以上，傘齒輪都采用基本相似的工藝流程制造而成。在每種情況下，鍛造毛坯都是基材。對(duì)于尺寸較小的鍛件，使用鍛造棒料，而定制的劑量輪廓鍛造坯料用于較大的工件尺寸。與標(biāo)準(zhǔn)材料最佳配合的內(nèi)部材料規(guī)格和熱處理方法，例如為滿足船級(jí)社對(duì)基礎(chǔ)材料和成品的高質(zhì)量要求提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。使用克林貝格的內(nèi)部計(jì)算軟件KIMOS（克林貝格螺旋錐齒輪的集成制造），齒輪的宏觀幾何形狀是根據(jù)客戶要求定義的，微觀幾何形狀是在考慮齒輪環(huán)境的情況下定義的。這些數(shù)據(jù)構(gòu)成了所有其他生產(chǎn)階段的基礎(chǔ)。首先使用機(jī)械加工工藝如車削，銑削和鉆孔創(chuàng)建齒輪體，然后進(jìn)行軟切削。

隨后通過表面硬化進(jìn)行熱處理。這就是確定齒輪預(yù)定載荷的合適屬性輪廓的地方：堅(jiān)硬的耐磨表面與延性芯材相結(jié)合。由于熱處理是傘齒輪制造的核心競(jìng)爭(zhēng)力，克林貝格經(jīng)營(yíng)專門設(shè)置的內(nèi)部硬化設(shè)施以適應(yīng)產(chǎn)品范圍。在該過程的下一個(gè)階段中，執(zhí)行大輪和小輪上的傳動(dòng)基準(zhǔn)面的加工。之后，對(duì)齒輪進(jìn)行精加工和測(cè)量。最后一步是大輪和小輪的機(jī)械加工。最后，質(zhì)量檢驗(yàn)作為交貨前流程鏈中的最后一步執(zhí)行。10a前，經(jīng)過試用的Zyklo-Palloid法通過硬切削技術(shù)對(duì)所有齒輪尺寸進(jìn)行精加工?，F(xiàn)在生產(chǎn)矩陣中的差異更大。根據(jù)組件尺寸的不同，使用最佳協(xié)調(diào)的機(jī)器，方法和工具系統(tǒng)進(jìn)行齒輪切割。使用改進(jìn)的工具系統(tǒng)的Zyklo-Palloid方法的硬切削現(xiàn)在仍然用于大型錐齒輪另一方面，中小型傘齒輪組的最終加工現(xiàn)在僅通過研磨工藝進(jìn)行。表1顯示了當(dāng)前使用哪種方法，取決于環(huán)形齒輪的直徑。

表1 生產(chǎn)矩陣

2 Arcoflex用于小型傘齒輪

憑借其最新創(chuàng)新-Arcoflex方法-克林貝格還在小型傘齒輪生產(chǎn)中一致使用干切削技術(shù)齒圈直徑達(dá)500 mm的錐齒輪。這種切割錐齒輪然后研磨錐齒輪的通用方法是生產(chǎn)力和靈活性之間最好的折中方案。由于這是一種通用方法，Arcoflex系統(tǒng)的一個(gè)特點(diǎn)是它不需要任何特定的機(jī)器適配。事實(shí)上，它可以很容易地在C系列和G系列機(jī)器上實(shí)施，這些系列機(jī)器在C 50和G60等系列生產(chǎn)中已經(jīng)很成熟，沒有機(jī)械改造。在Arcoflex的開發(fā)過程中，主要關(guān)注的是配備了來自汽車行業(yè)的刀頭概念的條形刀。關(guān)于批量生產(chǎn)的關(guān)鍵區(qū)別在于所使用的涂層硬質(zhì)合金刀片的刀片型材的標(biāo)準(zhǔn)化。由于它們可以靈活應(yīng)用于各種各樣的幾何形狀，因此可以將需要庫存的工具保持在最低限度。結(jié)合使用UAC刀頭（通用ARCON刀頭），將多個(gè)切削直徑結(jié)合到一個(gè)基體中，可以進(jìn)一步縮小所需的刀具范圍。最后，通過均勻的旋轉(zhuǎn)方向來定義刀頭，將刀具需求降至最低。此外，通過消除墊片，可以實(shí)現(xiàn)快速簡(jiǎn)便的工具調(diào)整。這使得生產(chǎn)同時(shí)具有極高的靈活性和生產(chǎn)效率。每個(gè)齒輪幾何形狀的面寬，直徑和螺旋角都不同-但具有標(biāo)準(zhǔn)化外形的條形刀是多用途的，可以在特定的常規(guī)模塊范圍內(nèi)用于幾乎任何幾何。用于硬質(zhì)精加工的砂輪輪廓同樣反映了柔性工作臺(tái)中用于齒輪切削的條形刀的標(biāo)準(zhǔn)化。無論如何，磨輪輪廓的適當(dāng)修改仍然是可能的。Arcoflex過程對(duì)應(yīng)于半完成法的過程。與Zyklo-Palid方法不同，通過傾斜刀頭而不是改變刀具半徑來實(shí)現(xiàn)齒長(zhǎng)方向修型。為了補(bǔ)償?shù)侗P傾斜導(dǎo)致的壓力角的影響，每個(gè)標(biāo)稱刀片模塊都有三個(gè)側(cè)面角度變化。原理和實(shí)際的工具輪廓在圖1中進(jìn)行了解釋。

圖1 刀傾和刀具輪廓

除了靈活性外，克林貝格還通過Arcoflex系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了生產(chǎn)效率的新維度：根據(jù)半完成法的工藝順序，展成凸面加后緊隨其后便是成形加工。通過自動(dòng)修改機(jī)器設(shè)置，立即生成凸面?zhèn)让?，而不需要中間換刀。因此該方法非常適用于C和G系列單軸機(jī)床。理想情況下，小輪和大輪可以使用相同的工具進(jìn)行切割。在這種情況下，切削方向可以簡(jiǎn)單地反轉(zhuǎn)。在Arcoflex工藝中軟加工階段和磨削均為單齒分度方法。這樣在每種情況下都會(huì)產(chǎn)生圓弧形的縱向齒形圖案，從而確保了隨后通過磨齒進(jìn)行的精加工的等距的加工余量分布。與使用連續(xù)分度Zyklo-Palid方法進(jìn)行后續(xù)單齒磨削相比，這樣可以提高成本效益。在Arcoflex方法中不需要均勻化不同的縱向齒曲率，這加快了磨削過程，并且還確保剩余的表面硬化深度均勻分布在側(cè)面上見圖2。與現(xiàn)有的Zykio-Palloid設(shè)計(jì)相比，Arcoflex還有另一個(gè)優(yōu)勢(shì)：保持恒定的齒深。因此，改變齒輪切削過程不會(huì)影響齒輪體的幾何形狀。工件的輪廓以及齒輪箱外殼的安裝條件是完全相同的。

圖2 齒面比較

3 中型錐齒輪的維納雙跡線加工法

雙跡線加工在大輪直徑大于500mm的中型錐齒輪，大約十年前開始運(yùn)用。隨著G 100的投產(chǎn)，克林貝格設(shè)立了新的標(biāo)準(zhǔn)，并且通過磨削將硬質(zhì)精加工的應(yīng)用范圍擴(kuò)大到僅超過1000mm。在中等規(guī)模的領(lǐng)域，這項(xiàng)技術(shù)現(xiàn)在代表了最先進(jìn)的技術(shù)，并且完全取代了Zyklo-Palloid。與單一分度方法的干法軟切削相結(jié)合，可保證側(cè)面的等距加工余量分配用于隨后的精加工，類似于小錐齒輪的Arcoflex方法。此處使用維納雙跡線加工方法。其過程序列包括切入及凸面的展成過程。更換工具后，凹面將在修改過的機(jī)器設(shè)置下生成。同樣采用這種方法，刀片安裝在模塊化系統(tǒng)中并根據(jù)標(biāo)稱模塊進(jìn)行分類。此處使用閉環(huán)概念的一種特殊形式，在柔性工作臺(tái)的齒輪切割過程中使用，并在機(jī)器上連續(xù)進(jìn)行而不不需要取下工件。

4 Zyklo-Paloid適用于大錐齒輪

5 結(jié)論

針對(duì)于是一套傘齒尺寸從只有幾厘米直徑到兩米，批量從單套或十幾個(gè)組件?？肆重惛褚呀?jīng)優(yōu)化了其齒輪切割工藝和刀具系統(tǒng)，以實(shí)現(xiàn)極小批量生產(chǎn)的成本效益。這種多階段工藝，針對(duì)不同的部件尺寸開發(fā)和實(shí)施新的解決方案，通過實(shí)施新的Arcoflex方法初步完成。多功能模塊化通用工具是生產(chǎn)極小批量尺寸的基礎(chǔ)。它們保證了刀具要求、機(jī)器準(zhǔn)備和加工時(shí)間之間的平衡比例。在軟加工階段連續(xù)使用干式加工進(jìn)行齒輪切割，結(jié)合最佳配合的硬質(zhì)表面處理，是經(jīng)濟(jì)型生產(chǎn)的保證。通過在所有尺寸范圍內(nèi)始終如一地實(shí)施閉環(huán)原理，確保最高的產(chǎn)品質(zhì)量。通過將強(qiáng)大的計(jì)算軟件與工藝和應(yīng)用優(yōu)化的機(jī)械相結(jié)合，克林貝格可滿足生產(chǎn)任何尺寸或幾何形狀錐齒輪的所有要求。