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從廣義上看，“閉路加工”指的是將測量數據發回設計軟件，設計軟件自動調整異常，并將修訂的代碼發送到機床，確保最終結果與計劃的目標幾何結構一致。就齒輪設計而言，好處包括減少設置、最小化零件之間的變化及研磨產生的優質飾面。作為閉路齒輪加工的主要倡導者，Rave Gears of Seguin公司已經將此概念深入的滲透到其全面商業模型中。

“閉路制造不僅是一個理念，也是一個加工工藝。”公司齒輪部門的副總裁托馬斯·阿蘭尼瓦先生說，“它代表著致力于消除整個循環中出現的人類誤差，從而使設計和成品能夠快速無縫的對接。”

圖1 托馬斯·阿蘭尼瓦，齒輪部門的副總裁，從事螺旋傘齒輪閉路制造工藝的研究和改善將近三十年，包括最早設計軟件版本的貝塔測試

進行貝塔測試

阿蘭尼瓦先生非常熟悉所謂的“閉路數字表面形態工藝”。三十年前，在Honeywell的引擎部門工作期間，他曾參與了軟件Klingelnberg版本的貝塔測試(格里森也是此開發領域的先鋒)。阿蘭尼瓦先生與系統創造者瑟輪·維納博士的兒子并肩工作21年后，在貝爾直升機公司的驅動機系統中心工作了六年，開展了將閉路系統用于螺旋傘齒輪及準雙曲面齒輪等設計和制造方面的實驗。2012年首席執行官尼克·帕特爾和總裁布魯斯·羅伯格發布Rave齒輪時，阿蘭尼瓦先生看到了在企業環境繼續探索此工藝潛能的機會，被吸引到了一個由最新的設備、工藝和技術，創立的有關航空、汽車、石油和天然氣、賽車及軍事/國防市場服務的高精度齒輪制造公司。

“原來，我們想要購買幾臺重建機器，但是很快便意識到這不是我們的真正意圖。”羅伯格先生回憶說，他與帕特爾先生之前就在另一家齒輪制造公司合作多年，因此非常有默契。“我們決定購買全新設備，并且再也沒有動搖過。”

我們的工廠面積為20000ft2，并很快進行擴大，展覽室與車間一樣大，配備了H?fler、Mori Seiki、Haas、Mazak、Mitsubishi、Junker及Studer的全新轉動、銑削和研磨中心，產生了一個流水化的工作流程。最新采購的是一臺第二大的Klingelnberg/Oerlikon G60螺旋傘齒輪研磨機，它將支持Rave的持續深磨或使用坯料直接研磨齒輪的開發。

圖2為杰克·卡莫爾與公司的新Klingelnberg G60 螺旋傘齒輪研磨機

日常工作

盡管很多公司提供不同類型齒輪和其他組件的閉路設計或制造軟件，但是其基本概念涉及的都是開發可靠的設計、部分加工齒輪留下一些坯料、自動比較測量尺寸與原設計、校正、然后完成加工。與此相反，Rave齒輪的步驟涉及：設計齒輪;計劃研磨次序;生產接近目標值的齒輪;在3D齒輪分析儀上測量結果并將之與原設計比較;計算設計與近目標齒輪之間的變化;重新安裝齒輪到研磨機上，繼續研磨，直到完成。

“從根本上講，這是一種消除操作人員干擾引起錯誤的系統。”阿蘭尼瓦先生說，“如果你從設計到制造和檢查、再到交貨之間的整個回路閉合起來，就不存在主觀因素。非黑即白，硬數據告訴你正在減少變化。在我設計齒輪組時，軟件創建的程序實際是用于生產研磨機上零件的，它仿真了滾轉試驗，提供了變速錯誤、根部彎曲和表面壓力等，開始加工需要的所有數字數據，讓我對加工充滿信心。”

Klingelnberg閉路軟件執行一項仿真校正計劃，比較實際測試數據與從設計中得到的理論完美零件。此程序識別偏差，執行數千次假定機器移動，確定最佳路徑，然后自動發送修訂好的成果零件程序到機器控制器上。重新將零件安裝到研磨機器中后，操作人員只需要按一下按鈕，接受校正就可以了。“大部分閉路軟件都可以加載到Klingelnberg或格里森研磨機等的中性代碼。不會出現不小心碰到鍵盤上其他數字或輸入的小數點位置不正確的情況。”阿蘭尼瓦先生說，“你只需要按下一個按鈕，就可以基本消除人為錯誤”。

圖3將一個齒輪加載到Haas VF-2SSYT VMC上，執行額外加工操作

勇往直前

長期倡導閉路齒輪制造工藝是羅伯格先生不變的追求，此工藝的主要改善都得益于過去三十年間技術進步及強化實踐實驗和應用得到的經驗知識。

“齒輪測量技術比之前好了很多。”羅伯格先生說，“我們對接觸形態的控制如此之多，只要看到CMM加工的圖片，就可以預測是否可以‘售出第一件’，閉路系統向我們提供了堪稱絕對確定的結果。我們尚未遇到在合理且可輕松校正的范圍內，實驗室得到的數據與理論設計不一致的情況，因此研磨的第一個齒輪就是第一個發貨的，每次都這樣。”

關于過去三十年間閉路齒輪制造工藝的特殊改善方面，阿蘭尼瓦先生說：“在新設備設計和改善加工工藝受到積極的團隊歡迎的時候，采用過時傳統設備和一成不變做事方式的公司很難在市場競爭中勝出。”

他將改善閉路加工的進步分為三類：比之前更準確的研磨機，其驅動器功率更強勁;測量系統如此精確，基本消除了主觀和人為錯誤;與之前版本相比，閉路軟件圖形用戶界面會話風格更加突出，更加方便用戶把三十年前使用的基于DOS的軟件甩在幾光年后面。

圖4 小齒輪等待機器將齒磨深，從而得到小公差和卓越的飾面

阿蘭尼瓦先生還指出，磨料技術也有很大改觀。除了更加強勁、結實且穩定的研磨機，還開發出與深磨行動和需要的結果完美匹配的車輪連接和紋理結構。這使得采用成本效益越來越高的工藝，生產出符合航空和高端汽車行業公差的齒輪。

從操作角度看，這對Rave齒輪與器客戶的關系產生了巨大的影響。“在不久前，12h完成齒輪設置還被視為是高效，而且多年都沒有變過。”羅伯格先生說，“如今，我們只需要按照慣例設置機器，就可以通過消除切割機裝備，在研磨機上完成所有工作，并且僅需3h。”

學習到的經驗教訓

公司對深磨及閉路系統的承諾正在幫助其樹立快速、準確并經濟的生產復雜齒輪的聲譽，羅伯格先生說：“現在客戶來電話詢問深磨120組齒輪的報價，例如三個環形齒輪和兩個小齒輪，我們都會報出比原先低的價格。因為如今將閉路工藝與深磨組合起來，可以一次操作就得到產品，周期時間也縮短了。之前需要數天的加工工作，現在幾個小時就可以完成。”

圖5 保護蓋中的齒輪可以發貨給全國客戶，包括航空、汽車、石油和天然氣、賽車及軍事/國防市場

深磨且閉路工藝固有效率強化消除的另一個問題是，熱處理的不確定性。阿蘭尼瓦先生說：“用戶如果像我們一樣擴大比例系統的實踐范圍，從一個領域走向另一個領域，變化就會減少90%以上，甚至能夠預測熱處理結果。深磨能在零件內部產生均勻的壓力，讓用戶可以準確預測熱處理期間將發生的事情。如果你想要在熱處理后就得到很好的齒輪，那么就沒有什么比閉路做的更好了。”

Rave齒輪不僅采用了閉路工藝或坯料研磨齒輪，據羅伯格先生說：“我們是唯一一家采用此組合方法的公司。我們看待市場的方式與之前大不相同，出現了大轉變和新范例。如今我們能夠站在轉變的前沿，真是樂意之至。”