齒輪加工工藝與裝備的發展趨勢分析

   時間:2014-03-11 23:16:06
齒輪加工工藝與裝備的發展趨勢分析簡介
為適應齒輪加工行業對製造精度、生產效率、清潔生產、提高質量的要求,制齒機床及制齒技術出現了以下發展趨勢。……
齒輪加工工藝與裝備的發展趨勢分析正文
  

為適應齒輪加工行業對製造精度、生產效率、清潔生產、提高質量的要求,制齒機床及制齒技術出現了以下發展趨勢。

1.數控化

由於通過將機床的各運動軸進行CNC控制及部分軸間進行聯動后,具有以下優點:

(1)增加了機床的功能,如滾削小錐度及鼓形齒輪等變得極為簡單。

(2)縮短了傳動鏈,同時採用半閉環或全閉環控制后,通過數控補償可以提高各軸的定位精度和重複定位精度,從而提高了機床的加工精度及Cp值,增加了機床的可靠性。

(3)換品種時由於省去了計算及換分齒掛輪及差動掛輪、進給及主軸換擋的時間,插齒機還省去了換斜導軌的時間,從而減少了輔助加工時間,增加了機床的柔性。

(4)由於機械結構變得簡單了,可以設計得更有利於提高機床的剛性及把熱變形降到最底。

(5)各軸間沒有機械聯繫,結構設計變得典型化,更利於實施模塊化設計及製造。

2.高速高效

齒輪加工機床如滾齒機、插齒機及磨齒機的高速化主要是指機床擁有高的刀具主軸轉速和高的工作台轉速,它們是提高切削效率的主要指標。

傳統機械滾齒機的滾刀主軸速度通常最高為500r/min,工作台轉速最高為32r/min.隨著齒輪加工刀具性能的提高,齒輪加工機床的高速、高效切削得到了飛速發展和成熟,齒輪滾齒切削速度由100m/min,發展到可達500~600m/min,切削進給速度由3~4mm/r發展到20mm/r,這使滾齒機主軸的最高轉速可達5500r/min,工作台最高轉速可達800r/min,機床部件移動速度也高達10m/min;大功率主軸系統使機床可運用直徑和長度均較大的砂輪進行磨削,有利於增加砂輪壽命,也有利於操作者選擇最優的磨削參數來完成磨削加工。

高效加工是機床從各個方面採用了專用技術來得以保證:具有最佳吸振效果的鑄造床身;使機床具有最佳熱穩定性的集成冷卻介質循環系統;切削區保護隔板大傾角及光滑設計使乾式切削產生的切屑迅速有效排出;具有用預載的、無隙滾珠絲桿驅動的進給系統;具有耐磨損直線導軌或採用PLC控制的定量潤滑鑄鐵導軌等。電主軸的應用使刀具主軸得到提高,而工作台轉速的提高則是採用了高精度斜齒輪副或力矩電動機。電主軸及力矩電動機具有迴轉精度高、無反向間隙和不用維修等優點。

3.高精度

由於採用了高精度、具有預加負荷的高剛性直線導軌、滾珠絲桿、滾動軸承、電主軸、力矩電動機及數控技術,使高速加工條件下的齒輪加工機床精度得到保證並有所提高。電主軸精度一般為徑向振擺0.002mm,軸向0.001mm;環形轉矩伺服電動機定位精度達0.5″,重複定位精度達0.01″;直線運動軸的定位精度小於0.008mm,重複定位精度小於0.005mm.滾齒及插齒儘管為粗加工,但在高速切削的條件下仍能達到DIN6~7級精度,為其後的精加工工序獲得高精度提供了保證。

隨著磨齒機生產效率的提高、單件齒輪磨齒成本的降低以及汽車齒輪不斷追求提高精度的要求,市場對磨齒機的需求越來越大;同時,隨著數控技術的發展,各種機床間的功能延伸較容易實現。因此,在激烈的市場競爭壓力下,世界各主要制齒機床製造商企業紛紛加入生產以磨齒機為代表的齒輪精加工機床行列。這種趨勢的發展將使今後的汽車齒輪加工越來越多地採用滾-磨工藝。

4.功能複合

功能複合型機床是指在一台機床上或工件一次裝夾中,可以完成多道工序加工,從而提高工件的加工效率甚至精度。目前齒輪加工機床主要有以下功能複合組合形式:

(1)自動上料、車削、滾齒、倒棱、去毛刺、自動下料。

(2)自動上料、車削、滾齒、倒角、自動下料。

(3)自動上料、車削、滾齒、磨削、自動下料。

(4)自動上料、磨內孔、車端面、磨齒輪、自動下料。

(5)磨齒面、磨外圓、磨端面。

(6)自動上料、倒棱去毛刺、剃齒、自動下料。

(7)自動上料、滾齒、倒角、去毛刺、自動下料。

(8)自動上料、銑弧齒錐齒輪、倒角、自動下料。

(9)自動上料、倒棱去毛刺、剃齒、甩干、自動下料。

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