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                    ??? 隨著科學技術和經濟的發展,齒輪加工業對于齒輪加工機床的性能要求不斷提高,反之,齒輪加工機床制造業對于齒輪加工又具有導向作用,形成有機的聯動發展。為此,一批能適應社會科技和經濟發展節拍的新產品應運而生;反之,則被淘汰。這在齒輪磨床制造業中尤為突出。像瑞士馬格公司(Magg)七十余年來一直以其生產的碟形雙砂輪磨齒機在國際市場獨顯風采,作為磨齒機中最高精度的代表產品,采用展成磨削原理,及其它技術措施,可磨削出三級以上精度的齒輪。但是,馬格磨齒機亦有不足之處,主要是:效率低 展成磨削為點接觸加上碟形砂輪自身強度、剛度限制,不能作深切或強力磨削;生產成本高 所需的特殊附件多,如缺口分度板齒數須和工件齒數相匹配,工作基圓要與滾圓盤的直徑一致等,工作種類愈多,所需附件愈多。為此,這家世界聞名、歷史悠久的公司,于八十年代末被瑞士奧立康公司(Oerllkon)兼并。

                    ??? 國內曾研制出Y7032A、Y7063A、Y7160等碟形雙砂輪磨齒機,其中原秦川機床廠制造的Y7032A,其主要性能均達到馬格公司同類產品SD-32-X碟形雙砂輪磨齒機水平,榮獲國家科技進步一等獎。但是,由于高效蝸桿砂輪磨齒機制造技術的成熟應用,碟形雙砂輪磨齒機的市場占有率逐年縮小。

                    ??? 從馬格公司被兼并的現實,留給人們思考的是兩個字:“效率”。效率是物質能量的反映,是生命力的象征。為此,自七十年代末至今,國內外磨齒機發展趨勢,一直以高效率、高精度為追求目標。

                    ?? 根據國內外資料介紹,提高磨齒機效率、精度、性能等方面,著重從三個方面入手:一是采用CNC技術;二是采用新型磨削材料CBN砂輪;三是采用新的磨削原理,目前重點集中在蝸桿砂輪和成型砂輪磨削兩大類技術上。

                    --蝸桿砂輪磨齒機--

                    ??? 隨著CNC技術的發展和蝸桿砂輪及成型砂輪磨削技術的日益成熟,其加工精度已經趕上原馬格磨齒機水平,而生產效率遠高于Magg磨齒機,已為市場和專家公認,近年來占有絕大部分的市場。其中蝸桿砂輪磨齒機的生產效率又高于成型磨齒機,且技術成熟較早,所以市場份額就更大一些。國際上代表當今蝸桿砂輪磨齒機制造水平的首推瑞士萊斯豪爾公司(Reishaue),其代表產品有:NZA、AZA、RZ300E、RZ301S、RZ362、RZ801、RZ820等型號蝸桿砂輪磨齒機。其他制造廠商主要有:美國格里森公司的TAG400、匈牙利Cepel公司的FKP-362-10、PCG326-10PLC等,日本Kashifuji公司的KF200、OKMOTO公司的SHG400,中國秦川公司的YE7232、YK7232、YK7250等型號產品及上海機床廠的YKA7232。

                    表一:國內外同類蝸桿砂輪磨齒機主要性能、特點對照表

                    型號項目

                    瑞士AZA

                    中國秦川YE7232

                    匈牙利FKP326-10

                    主要加工參數

                    直徑(mm)

                    10~330

                    20~320

                    10~320

                    模數(mm)

                    0.5~6

                    1~6

                    0.5~6

                    齒數

                    12~260

                    12~260

                    10~260

                    最大直齒寬度(mm)

                    170

                    170

                    螺旋角(?)

                    ±45

                    ±45

                    ±45

                    夾持長度(mm)

                    145~420

                    180~420

                    240~420

                    磨削精度

                    4(5)級/DIN3962

                    4~5級/GB10095-88

                    4~6級/DIN3962

                    自動進給/自動復位

                    有/有

                    有/有

                    有/無

                    自動切向位移

                    砂輪單、雙頭磨削

                    齒向修形功能

                    齒形修形功能

                    主元件數

                    22

                    20

                    22

                    砂輪修整形式

                    滾輪、

                    滾輪

                    金剛石車刀

                    工件滑座調速形式及特點

                    容積高速、均勻

                    容積高速、均勻

                    節流調整、不均勻

                    電氣主控制系統

                    PC裝置

                    PC裝置

                    PC裝置

                    自動化程度

                    程控自動磨削

                    程控自動磨削

                    程控自動磨削

                    生產能力

                    ?? 注:GB10095-88與DIN3962等效標準,瑞士AZA磨削Z

                    ??? 通常大批量齒輪加工,蝸桿砂輪磨齒工藝當為首選。上述磨齒機在性能、水平檔次上有差異,在價格上差異更大,萊斯豪爾公司的產品價格約為其他國外廠商同類產品的2~3倍,約為中國同類產品的4~5倍。在能滿足加工要求和保證生產效率前提下,筆者認為國內廠家應立足國內磨齒機的選型。經過國家專業機構檢測鑒定,秦川的YE7232與世界王牌瑞士萊斯豪爾的AZA磨齒機主要性能、特點類似,但價格僅為其的1/5~1/6(見分析表)。秦川的YE7232與世界王牌 瑞士萊斯豪爾的RZ301S等磨齒機主要性能,特點比較見表2。

                    表二:秦川廠與瑞士萊斯豪爾公司(Reishauer)磨齒機性能對照表

                    型號項目

                    直徑(mm)

                    模數(mm)

                    齒數

                    螺旋角(°)

                    工件架行程(mm)

                    最大距(mm)

                    最大重量(N)

                    直徑(mm)

                    寬度(mm)

                    磨削轉速(r/min)

                    修整轉速(r/min)

                    快速進退量(mm)

                    工件軸向速度(mm/r)

                    機動進給總量(mm)

                    磨削狀態指示

                    自動切向位移

                    砂輪轉速選擇

                    操作調整性能

                    磨削效率

                    功能價格比

                    *極限規格齒輪為5級

                    --成型砂輪磨齒機--

                    ??? 成型砂輪磨齒機的發展已有四十余年的歷史,該磨齒機的關鍵在于成型砂輪修整器。在八十年代以前,修整器大都為滾圓結構、四機構和漸開線樣板的修整器,囿于在磨削斜齒輪時,砂輪廓形必須隨砂輪直徑改變而改變,而機械式修整器很難實現隨機的變化。八十年代初,德國Kapp公司研制出VAG和VAS系列電鍍立方氮化硼成型砂輪磨齒機,由于砂輪預先制成必要的形狀,直徑幾乎沒有變化,避免磨削斜齒輪時出現的困難??墒怯捎谶@種砂輪萬能性差,制作價格昂貴,故沒有得到普及推廣。比較理想的是采用數控砂輪修整器,在磨削斜齒輪時,修整器的運動軌跡可隨砂輪直徑的變化而變化。八十年代以來,很多廠商都致力于該修整器的研究。所以說蝸桿砂輪磨輪機不斷創新的同時,與之并行的成型砂輪磨齒工藝日趨成熟完善,并顯示出其特有的重要性,其關鍵在于克服了蝸桿砂輪磨齒工藝的不足。有關專家曾評述成型砂輪磨齒機的優點為:

                    ??? 能十分方便地解決齒形修緣和齒根圓角問題

                    ? ? 蝸桿砂輪磨齒機磨削修緣齒形時必須配備專用金剛石滾輪,生產成本較高。此外用同一修緣滾輪,當砂輪直徑不同時,砂輪的實際修緣量是變化的,被磨齒輪的齒形修緣量也會跟著變化。模數越大,這個問題越明顯。

                    ?? 數控成型砂輪磨齒機磨修緣齒輪時,只需將修緣量和齒廓形狀通過數控系統的操作面板輸入系統,而且必要時可隨時修改,十分方便。

                    ?? 成型磨齒在理論上對工件模數沒有限制,而蝸桿砂輪磨齒機的工件模數有很大的局限性

                    ?? 理論上蝸桿砂輪磨齒機砂輪應該修成一個漸開線蝸桿。而目前采用的修整方法,只能得到“K”型蝸桿,當螺旋升角很小時,這兩者之間的差別不大;但是,當螺旋升角加大時,兩者之間的誤差會明顯增大。所以AZA和RZ301S等蝸桿砂輪磨齒機最大模數只能到6mm。RZ801型磨齒機的最大模數為7mm或8mm,但是只能機下修形,必須另配修整器,很不經濟。

                    ??? 采用大顆粒金剛石車修砂輪,可以獲得正確的漸開線蝸桿,但這種大顆粒金剛石價格十分昂貴,因此這種修整方法已經不再采用。將一個平面金剛滾輪置于砂輪假想蝸桿基田圓柱的切平面內,理論上可以修出漸開線蝸桿,但由于砂輪直徑是不斷變化的,金剛滾輪的位置必須跟著不斷地調整,所以實際上也很難實現。

                    ??? 當工件齒數較少、齒寬較大時,如油泵齒輪,成型磨的效率高于蝸桿砂輪磨

                    ??? 數控成型砂輪磨齒機具有其他各種磨齒機無法比擬的萬能性

                    ??? 配備相應的軟件后,可以方便地加工各種特殊齒形,如擺線齒、花鍵等,調整方便,操作簡便。

                    ??? 成型砂輪磨齒機在工件齒數較多時,生產效率低于蝸桿砂輪磨齒機,卻又大大高于錐面砂輪磨齒機

                    ? 國際上代表當今成型砂輪磨齒機制造水平首推瑞士Oerlilion-Maag公司,其代表產品為Opal4200、Opal800、Opal1200型CMC磨齒機,磨削精度最高可達DIN2級。其他制造商有:意大利Samputensili公司的R1-370, 德國Kapp公司的VAS55、VAS432、VUS530、VUS531,日本唐津公司的FGS-30N及原德國Niles公司的雙砂輪成型磨齒機。中國秦川早期制造的成型砂輪磨齒機有YS7332、YS7363、Y73100,近年內制造出的有YK7332、YK73100以及內齒輪成型磨齒機Y7550、YK75100等。中國研制的成型磨齒機,其技術水平暫低于國外先進水平,但幾種控成型砂輪磨齒機相當于國際九十年代初期水平,且從適用性、性能價格方面,仍不失為國內齒輪制造行業首選產品。國內成型砂輪磨齒機的主要性能見表3。

                    表3:國內成型砂輪磨齒機主要技術性能

                    型號項目

                    秦川機床集團有限公司

                    YK7332

                    YK73100

                    YK75100

                    根圓直徑(mm)

                    min

                    30

                    300

                    400

                    工件直徑(mm)

                    max

                    320

                    1000

                    1000

                    法向模數(mm)

                    min

                    1

                    3

                    2

                    max

                    12

                    16

                    12

                    螺旋角(°)

                    max

                    ±90

                    ±35

                    ±30

                    齒數

                    1~99

                    1~333

                    32~300

                    齒寬(mm)

                    350

                    450

                    200

                    磨具中心到工件軸線的距離(mm)

                    min

                    128

                    300

                    70

                    max

                    303

                    880

                    370

                    砂輪軸向移動行程(mm)

                    min

                    20

                    20

                    -

                    精度GB10095-88

                    max

                    4級

                    5~6級

                    4~5級

                    立柱拖板走刀速度(mm/min)

                    max

                    100

                    100

                    立柱進刀速度(mm/min)

                    max

                    100

                    100

                    立柱拖板走刀行程(mm)

                    max

                    580

                    580

                    立柱進刀行程(mm)

                    max

                    580

                    320

                    砂輪架走刀速度(mm/min)

                    max

                    6000

                    Z軸

                    砂輪架進刀速度(mm/min)

                    max

                    10000

                    X軸

                    砂輪架走刀行程(mm)

                    max

                    440

                    Z軸

                    砂輪架進刀行程(mm)

                    max

                    175

                    X軸

                    頭尾架頂尖距(mm)

                    min

                    250

                    max

                    700

                    ??? 國內諸多用戶對于成型磨齒技術不是很熟悉,雖說制造過幾種型號的機械式成型磨齒機,但因固有的技術不足而應用范圍很小。隨著數控技術的應用,成型磨齒在九十年代初期以來已經相當成熟,所以與蝸桿砂輪磨齒技術一樣愈來愈受到重視,并被人們接受、應用推廣,而形成齒輪磨床研究發展趨勢,作為國內齒輪磨床制造業,亦應從中引起重視和深思。

                    --錐思砂輪磨齒機--

                    ??? 以萬能性好而著稱的錐面砂輪磨齒機,國外制造廠家水平較高的為德國的Niles公司(現為Kapp公司兼并)和Hofler公司,以及Kolb公司,其機床加工精度一般穩定在DIN4級,個別型號可達DIN3級。Niles公司的代表產品有:ZSTZ10/LPC、ZTZ06EG-CNC、ZTZ08EG-CNC、ZST10EG-CNC磨齒機;Hofler公司的代表產品有:H300、H630E、H803E、H1003、H1253、H1603、H2000、H4000磨齒機;Kolb公司的代表產品有:KZ1、KZ2磨齒機等。

                    ?? 國內在八十年代中期之前,主要研制生產錐面砂輪磨齒機。制造商代表為:上海機床廠和秦川機床集團有限公司,曾先后生產數千臺錐面砂輪磨齒機,主要型號有:Y7163、Y7150、Y7132、Y7132A、Y7132B、Y7132D、Ym7132A、Y7163A、YK7163、Y7180等。其中秦川公司的Ym7132A、Y7163A、YK7163、Y7180等機床的性能與德國同類產品性能接近,達八十年代末國際先進水平,加工精度穩定在4級。同時,由于機床價格遠低于進口機床,以其良好的性能價格比,贏得國內大部分市場。

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