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                          ??? 随着科学技术和经济的发展,齿轮加工业对于齿轮加工机床的性能要求不断提高,反之,齿轮加工机床制造业对于齿轮加工又具有导向作用,形成有机的联动发展。为此,一批能适应社会科技和经济发展节拍的新产品应运而生;反之,则被淘汰。这在齿轮磨床制造业中尤为突出。像瑞士马格公司(Magg)七十余年来一直以其生产的碟形双砂轮磨齿机在国际市场独显风采,作为磨齿机中最高精度的代表产品,采用展成磨削原理,及其它技术措施,可磨削出三级以上精度的齿轮。但是,马格磨齿机亦有不足之处,主要是:效率低 展成磨削为点接触加上碟形砂轮自身强度、刚度限制,不能作深切或强力磨削;生产成本高 所需的特殊附件多,如缺口分度板齿数须和工件齿数相匹配,工作基圆要与滚圆盘的直径一致等,工作种类愈多,所需附件愈多。为此,这家世界闻名、历史悠久的公司,于八十年代末被瑞士奥立康公司(Oerllkon)兼并。

                          ??? 国内曾研制出Y7032A、Y7063A、Y7160等碟形双砂轮磨齿机,其中原秦川机床厂制造的Y7032A,其主要性能均达到马格公司同类产品SD-32-X碟形双砂轮磨齿机水平,荣获国家科技进步一等奖。但是,由于高效蜗杆砂轮磨齿机制造技术的成熟应用,碟形双砂轮磨齿机的市场占有率逐年缩小。

                          ??? 从马格公司被兼并的现实,留给人们思考的是两个字:“效率”。效率是物质能量的反映,是生命力的象征。为此,自七十年代末至今,国内外磨齿机发展趋势,一直以高效率、高精度为追求目标。

                          ?? 根据国内外资料介绍,提高磨齿机效率、精度、性能等方面,着重从三个方面入手:一是采用CNC技术;二是采用新型磨削材料CBN砂轮;三是采用新的磨削原理,目前重点集中在蜗杆砂轮和成型砂轮磨削两大类技术上。

                          --蜗杆砂轮磨齿机--

                          ??? 随着CNC技术的发展和蜗杆砂轮及成型砂轮磨削技术的日益成熟,其加工精度已经赶上原马格磨齿机水平,而生产效率远高于Magg磨齿机,已为市场和专家公认,近年来占有绝大部分的市场。其中蜗杆砂轮磨齿机的生产效率又高于成型磨齿机,且技术成熟较早,所以市场份额就更大一些。国际上代表当今蜗杆砂轮磨齿机制造水平的首推瑞士莱斯豪尔公司(Reishaue),其代表产品有:NZA、AZA、RZ300E、RZ301S、RZ362、RZ801、RZ820等型号蜗杆砂轮磨齿机。其他制造厂商主要有:美国格里森公司的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,中国秦川公司的YE7232、YK7232、YK7250等型号产品及上?;渤У腨KA7232。

                          表一:国内外同类蜗杆砂轮磨齿机主要性能、特点对照表

                          型号项目

                          瑞士AZA

                          中国秦川YE7232

                          匈牙利FKP326-10

                          主要加工参数

                          直径(mm)

                          10~330

                          20~320

                          10~320

                          模数(mm)

                          0.5~6

                          1~6

                          0.5~6

                          齿数

                          12~260

                          12~260

                          10~260

                          最大直齿宽度(mm)

                          170

                          170

                          螺旋角(?)

                          ±45

                          ±45

                          ±45

                          夹持长度(mm)

                          145~420

                          180~420

                          240~420

                          磨削精度

                          4(5)级/DIN3962

                          4~5级/GB10095-88

                          4~6级/DIN3962

                          自动进给/自动复位

                          有/有

                          有/有

                          有/无

                          自动切向位移

                          砂轮单、双头磨削

                          齿向修形功能

                          齿形修形功能

                          主元件数

                          22

                          20

                          22

                          砂轮修整形式

                          滚轮、

                          滚轮

                          金刚石车刀

                          工件滑座调速形式及特点

                          容积高速、均匀

                          容积高速、均匀

                          节流调整、不均匀

                          电气主控制系统

                          PC装置

                          PC装置

                          PC装置

                          自动化程度

                          程控自动磨削

                          程控自动磨削

                          程控自动磨削

                          生产能力

                          ?? 注:GB10095-88与DIN3962等效标准,瑞士AZA磨削Z

                          ??? 通常大批量齿轮加工,蜗杆砂轮磨齿工艺当为首选。上述磨齿机在性能、水平档次上有差异,在价格上差异更大,莱斯豪尔公司的产品价格约为其他国外厂商同类产品的2~3倍,约为中国同类产品的4~5倍。在能满足加工要求和保证生产效率前提下,笔者认为国内厂家应立足国内磨齿机的选型。经过国家专业机构检测鉴定,秦川的YE7232与世界王牌瑞士莱斯豪尔的AZA磨齿机主要性能、特点类似,但价格仅为其的1/5~1/6(见分析表)。秦川的YE7232与世界王牌 瑞士莱斯豪尔的RZ301S等磨齿机主要性能,特点比较见表2。

                          表二:秦川厂与瑞士莱斯豪尔公司(Reishauer)磨齿机性能对照表

                          型号项目

                          直径(mm)

                          模数(mm)

                          齿数

                          螺旋角(°)

                          工件架行程(mm)

                          最大距(mm)

                          最大重量(N)

                          直径(mm)

                          宽度(mm)

                          磨削转速(r/min)

                          修整转速(r/min)

                          快速进退量(mm)

                          工件轴向速度(mm/r)

                          机动进给总量(mm)

                          磨削状态指示

                          自动切向位移

                          砂轮转速选择

                          操作调整性能

                          磨削效率

                          功能价格比

                          *极限规格齿轮为5级

                          --成型砂轮磨齿机--

                          ??? 成型砂轮磨齿机的发展已有四十余年的历史,该磨齿机的关键在于成型砂轮修整器。在八十年代以前,修整器大都为滚圆结构、四机构和渐开线样板的修整器,囿于在磨削斜齿轮时,砂轮廓形必须随砂轮直径改变而改变,而机械式修整器很难实现随机的变化。八十年代初,德国Kapp公司研制出VAG和VAS系列电镀立方氮化硼成型砂轮磨齿机,由于砂轮预先制成必要的形状,直径几乎没有变化,避免磨削斜齿轮时出现的困难??墒怯捎谡庵稚奥滞蚰苄圆?,制作价格昂贵,故没有得到普及推广。比较理想的是采用数控砂轮修整器,在磨削斜齿轮时,修整器的运动轨??伤嫔奥种本兜谋浠浠?。八十年代以来,很多厂商都致力于该修整器的研究。所以说蜗杆砂轮磨轮机不断创新的同时,与之并行的成型砂轮磨齿工艺日趋成熟完善,并显示出其特有的重要性,其关键在于克服了蜗杆砂轮磨齿工艺的不足。有关专家曾评述成型砂轮磨齿机的优点为:

                          ??? 能十分方便地解决齿形修缘和齿根圆角问题

                          ? ? 蜗杆砂轮磨齿机磨削修缘齿形时必须配备专用金刚石滚轮,生产成本较高。此外用同一修缘滚轮,当砂轮直径不同时,砂轮的实际修缘量是变化的,被磨齿轮的齿形修缘量也会跟着变化。模数越大,这个问题越明显。

                          ?? 数控成型砂轮磨齿机磨修缘齿轮时,只需将修缘量和齿廓形状通过数控系统的操作面板输入系统,而且必要时可随时修改,十分方便。

                          ?? 成型磨齿在理论上对工件模数没有限制,而蜗杆砂轮磨齿机的工件模数有很大的局限性

                          ?? 理论上蜗杆砂轮磨齿机砂轮应该修成一个渐开线蜗杆。而目前采用的修整方法,只能得到“K”型蜗杆,当螺旋升角很小时,这两者之间的差别不大;但是,当螺旋升角加大时,两者之间的误差会明显增大。所以AZA和RZ301S等蜗杆砂轮磨齿机最大模数只能到6mm。RZ801型磨齿机的最大模数为7mm或8mm,但是只能机下修形,必须另配修整器,很不经济。

                          ??? 采用大颗粒金刚石车修砂轮,可以获得正确的渐开线蜗杆,但这种大颗粒金刚石价格十分昂贵,因此这种修整方法已经不再采用。将一个平面金刚滚轮置于砂轮假想蜗杆基田圆柱的切平面内,理论上可以修出渐开线蜗杆,但由于砂轮直径是不断变化的,金刚滚轮的位置必须跟着不断地调整,所以实际上也很难实现。

                          ??? 当工件齿数较少、齿宽较大时,如油泵齿轮,成型磨的效率高于蜗杆砂轮磨

                          ??? 数控成型砂轮磨齿机具有其他各种磨齿机无法比拟的万能性

                          ??? 配备相应的软件后,可以方便地加工各种特殊齿形,如摆线齿、花键等,调整方便,操作简便。

                          ??? 成型砂轮磨齿机在工件齿数较多时,生产效率低于蜗杆砂轮磨齿机,却又大大高于锥面砂轮磨齿机

                          ? 国际上代表当今成型砂轮磨齿机制造水平首推瑞士Oerlilion-Maag公司,其代表产品为Opal4200、Opal800、Opal1200型CMC磨齿机,磨削精度最高可达DIN2级。其他制造商有:意大利Samputensili公司的R1-370, 德国Kapp公司的VAS55、VAS432、VUS530、VUS531,日本唐津公司的FGS-30N及原德国Niles公司的双砂轮成型磨齿机。中国秦川早期制造的成型砂轮磨齿机有YS7332、YS7363、Y73100,近年内制造出的有YK7332、YK73100以及内齿轮成型磨齿机Y7550、YK75100等。中国研制的成型磨齿机,其技术水平暂低于国外先进水平,但几种控成型砂轮磨齿机相当于国际九十年代初期水平,且从适用性、性能价格方面,仍不失为国内齿轮制造行业首选产品。国内成型砂轮磨齿机的主要性能见表3。

                          表3:国内成型砂轮磨齿机主要技术性能

                          型号项目

                          秦川机床集团有限公司

                          YK7332

                          YK73100

                          YK75100

                          根圆直径(mm)

                          min

                          30

                          300

                          400

                          工件直径(mm)

                          max

                          320

                          1000

                          1000

                          法向模数(mm)

                          min

                          1

                          3

                          2

                          max

                          12

                          16

                          12

                          螺旋角(°)

                          max

                          ±90

                          ±35

                          ±30

                          齿数

                          1~99

                          1~333

                          32~300

                          齿宽(mm)

                          350

                          450

                          200

                          磨具中心到工件轴线的距离(mm)

                          min

                          128

                          300

                          70

                          max

                          303

                          880

                          370

                          砂轮轴向移动行程(mm)

                          min

                          20

                          20

                          -

                          精度GB10095-88

                          max

                          4级

                          5~6级

                          4~5级

                          立柱拖板走刀速度(mm/min)

                          max

                          100

                          100

                          立柱进刀速度(mm/min)

                          max

                          100

                          100

                          立柱拖板走刀行程(mm)

                          max

                          580

                          580

                          立柱进刀行程(mm)

                          max

                          580

                          320

                          砂轮架走刀速度(mm/min)

                          max

                          6000

                          Z轴

                          砂轮架进刀速度(mm/min)

                          max

                          10000

                          X轴

                          砂轮架走刀行程(mm)

                          max

                          440

                          Z轴

                          砂轮架进刀行程(mm)

                          max

                          175

                          X轴

                          头尾架顶尖距(mm)

                          min

                          250

                          max

                          700

                          ??? 国内诸多用户对于成型磨齿技术不是很熟悉,虽说制造过几种型号的机械式成型磨齿机,但因固有的技术不足而应用范围很小。随着数控技术的应用,成型磨齿在九十年代初期以来已经相当成熟,所以与蜗杆砂轮磨齿技术一样愈来愈受到重视,并被人们接受、应用推广,而形成齿轮磨床研究发展趋势,作为国内齿轮磨床制造业,亦应从中引起重视和深思。

                          --锥思砂轮磨齿机--

                          ??? 以万能性好而著称的锥面砂轮磨齿机,国外制造厂家水平较高的为德国的Niles公司(现为Kapp公司兼并)和Hofler公司,以及Kolb公司,其机床加工精度一般稳定在DIN4级,个别型号可达DIN3级。Niles公司的代表产品有:ZSTZ10/LPC、ZTZ06EG-CNC、ZTZ08EG-CNC、ZST10EG-CNC磨齿机;Hofler公司的代表产品有:H300、H630E、H803E、H1003、H1253、H1603、H2000、H4000磨齿机;Kolb公司的代表产品有:KZ1、KZ2磨齿机等。

                          ?? 国内在八十年代中期之前,主要研制生产锥面砂轮磨齿机。制造商代表为:上?;渤Ш颓卮ɑ布庞邢薰?,曾先后生产数千台锥面砂轮磨齿机,主要型号有:Y7163、Y7150、Y7132、Y7132A、Y7132B、Y7132D、Ym7132A、Y7163A、YK7163、Y7180等。其中秦川公司的Ym7132A、Y7163A、YK7163、Y7180等机床的性能与德国同类产品性能接近,达八十年代末国际先进水平,加工精度稳定在4级。同时,由于机床价格远低于进口机床,以其良好的性能价格比,赢得国内大部分市场。

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