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Sicmat公司是一家對精密機(jī)械設(shè)備的齒輪傳動裝置進(jìn)行終加工的領(lǐng)先企業(yè)，該公司為汽車制造業(yè)和相關(guān)供貨企業(yè)提供經(jīng)過終加工的齒輪傳動裝置。在機(jī)床制造方面，該公司采用自己的研磨輪技術(shù)進(jìn)行齒輪加工。在齒輪加工作業(yè)中，Sicmat公司采用了NUM公司研發(fā)的高效11軸CNC加工中心和一種專用的外銑齒研磨輪進(jìn)行加工，這使得Sicmat公司創(chuàng)出了德國新標(biāo)準(zhǔn)，即當(dāng)前在金屬細(xì)研磨領(lǐng)域加工經(jīng)過時效硬化的工件。

此類對齒輪傳動裝置最后加工作業(yè)所加工的工件大多是為汽車制造業(yè)生產(chǎn)的中高檔齒輪。總的來說，齒輪的研磨作業(yè)是在工件進(jìn)行表面滲碳硬化的熱處理之前進(jìn)行的。

可省去齒輪的研磨和磨削作業(yè)步驟

因為齒輪經(jīng)過熱處理會產(chǎn)生變形，所以，齒輪只進(jìn)行磨削和研磨加工作業(yè)。為此，Sicmat公司研制出了一臺高效的Grono 250型齒輪鏜床。使用該研磨機(jī)床可為傳動器生產(chǎn)廠家提高生產(chǎn)質(zhì)量。究其原因是，使用這種高效的新型研磨機(jī)床能夠省去齒輪的某些研磨和磨削作業(yè)步驟。自動化齒輪研磨通常使用高度專業(yè)化的、裝有加工刀具的機(jī)床來進(jìn)行環(huán)狀齒輪的鏜磨加工和齒輪內(nèi)表面的磨削加工，這些加工所用的刀具價格昂貴，而且在機(jī)床上進(jìn)行安裝調(diào)試也非常費時。但是，Sicmat公司相信，通過一個帶有外嚙合的研磨輪能夠改善加工程序的準(zhǔn)確度，在很多工況下可以完全省去齒輪研磨加工作業(yè)。

圖1 Grono 250型齒輪鏜床裝有一個帶有外齒紋的專用研磨輪

高效的Grono 250型齒輪鏜床具有一系列優(yōu)點，如刀具使用成本低，大大縮短并簡化了研磨機(jī)床刀具的調(diào)整時間。Sicmat公司在這方面的第一步研究工作是與Turin大學(xué)的數(shù)學(xué)系、物理系和自然科學(xué)系合作進(jìn)行的。合作研究的結(jié)果表明，這樣的研磨輪在實踐中是能夠成功進(jìn)行加工作業(yè)的，這也證明了Sicmat公司研發(fā)人員的觀點。借助于新的研磨輪和一個由NUM公司研發(fā)的高精度CNC加工中心的程序，Grono 250型齒輪鏜床能夠進(jìn)行齒輪的精準(zhǔn)研磨。CNC加工中心采用的程序是專門用于控制齒輪形態(tài)的。這種加工過程是在刀具進(jìn)行表面滲碳硬化的熱處理之后進(jìn)行的。因為這樣便可以省略對齒輪的研磨和磨削作業(yè)步驟。Grono 250型齒輪鏜床設(shè)置有8個“普通軸”運動軸，有3個進(jìn)一步進(jìn)行研磨和磨削加工的方向。這8個運動軸連接在一個機(jī)器人輔助作業(yè)的裝載裝置上，由NUM-Flexium- CNC加工中心進(jìn)行控制。

確保加工部件的穩(wěn)定性

NUM-Drive-C型11軸伺服驅(qū)動裝置裝有若干NUM MDLL 3050型伺服供電單元。每個供電單元可提供50?kW的直流電。該裝置的制動能可回收利用，這樣便可使整個伺服驅(qū)動裝置的效率達(dá)到最大化。各個主加工軸由多個直驅(qū)電動機(jī)驅(qū)動。功率強(qiáng)的電動機(jī)用于驅(qū)動新研發(fā)的研磨輪和加工工件。這些功率強(qiáng)的電動機(jī)轉(zhuǎn)矩大，其同步性和控制通過一個由NUM集團(tuán)公司研發(fā)的專門應(yīng)用軟件來實現(xiàn)。對于成功的齒輪自動化研磨過程來說，一個重要的條件是使用部件具有很高的機(jī)械剛性。這樣才能夠達(dá)到精準(zhǔn)的、且重復(fù)性強(qiáng)的研磨效果。為此，Sicmat公司決定，利用現(xiàn)有的機(jī)加工平臺作為Raso TP 250型齒輪鏜床的研發(fā)基礎(chǔ)，這是該公司齒輪研磨機(jī)床的代表作。

圖2 整臺齒輪研磨和磨削設(shè)備的示意圖。Grono 250型齒輪鏜床使用NUM公司CNC加工中心技術(shù)進(jìn)行控制

該機(jī)加工平臺在不斷實現(xiàn)最佳化，不僅有足夠的剛性，而且還具有良好的減振性能。該機(jī)加工平臺的底板由鋼制件通過電焊制成，并帶有振蕩緩沖裝置。該機(jī)加工平臺的緩沖梁、機(jī)架和尾座為鑄鐵件。因為是這樣的結(jié)構(gòu)，所以該機(jī)加工平臺可接近性能好，便于進(jìn)行齒輪加工作業(yè)，且便于維修和保養(yǎng)。垂直的工件定位裝置使得連接另一個自動化加工過程變得簡便。Grono 250型齒輪鏜床在齒輪研磨的每個過程中均自動實現(xiàn)加工效益的最大化。通常使用普通齒輪加工機(jī)床進(jìn)行工件表面滲碳硬化熱處理時，是通過機(jī)器人輔助操作并借助于齒輪加工生產(chǎn)線傳送帶上的一個張緊裝置進(jìn)行張緊的，因為這樣可以隨時測量相關(guān)型號齒輪的外徑大小，即在對齒輪進(jìn)行研磨加工之前，在一個一體化設(shè)置的檢測點來測量該齒輪的外徑大小。在進(jìn)行齒輪研磨加工時，該加工工件與第二個齒輪是同步進(jìn)行的，推到銑齒加工處，并進(jìn)行360°轉(zhuǎn)動。在加工齒輪轉(zhuǎn)動時，始終持續(xù)測量兩個軸之間的偏移。這種方式能夠確定工件的加工余量，且相應(yīng)的數(shù)據(jù)會傳輸?shù)紽lexium- CNC加工中心系統(tǒng)。

采用主-從動組態(tài)裝置防止延滯

在完成加工齒輪的外徑測量后，由一個機(jī)器人輔助操作單元將加工齒輪傳遞到研磨設(shè)備處。在這里，加工齒輪首先被標(biāo)注，然后該加工齒輪在所要求的轉(zhuǎn)數(shù)下進(jìn)行研磨，并與一個新的銑齒的研磨輪同步轉(zhuǎn)動。如果出現(xiàn)研磨輪逐步嚙合到加工齒輪，那么，此時兩個軸便會在一個特定的主-從動組態(tài)裝置里工作，從動軸不會出現(xiàn)延滯。為了實現(xiàn)這一目標(biāo)，NUM公司不得不為加工工件電動機(jī)研發(fā)出第二個主動軸，對兩個軸的轉(zhuǎn)數(shù)必須進(jìn)行高精度控制。通過兩個軸轉(zhuǎn)動的相對同步的匹配變化來實現(xiàn)加工齒輪研磨過程的精密調(diào)整。

圖3 該圖展示的11根運動軸的作用是使齒輪加工機(jī)床與各種傳動形式以及各種傳動功率大小相匹配

目前使用的一代Grono 250型齒輪鏜床心軸的最大轉(zhuǎn)數(shù)為7000?r/min。為了更加精確地控制加工齒輪的研磨過程，Sicmat公司現(xiàn)在研發(fā)的齒輪加工機(jī)床的心軸最大轉(zhuǎn)數(shù)已達(dá)到10?000?r/min。