非圓齒輪生產(chǎn)

非圓齒輪可以取代費用高昂的直接傳動。通過采用非圓齒輪，力的交替?zhèn)鬟f可通過電子系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)控。但是，對非圓部件的生產(chǎn)則完全是一種挑戰(zhàn)。目前，仍然采用較昂貴的加工工藝，例如電火花或滾切插齒等。關(guān)鍵的問題是：如何對此類部件進(jìn)行更加靈活和高效的生產(chǎn)?位于Schwenningen地區(qū)的EMAG集團(tuán)子公司，即Koepfer公司的滾銑技術(shù)專家們對此提供了答案。

可以明確的是：在一臺設(shè)備或一臺發(fā)動機(jī)上，采用圓形齒輪并非總是力傳遞的最佳方案。相反，在某些應(yīng)用領(lǐng)域里，力的完全均勻傳遞甚至?xí)?dǎo)致一些問題或帶來一些不良的副作用，這方面的例子有很多。在對一個工件進(jìn)行深沖時，加工設(shè)備的升降運動就必須是非勻稱的：拉伸動作應(yīng)該很緩慢，而模具的前后升降運動則要求盡量快速，這樣方可確保工件的質(zhì)量并同時降低生產(chǎn)循環(huán)時間。而借助于非圓齒輪，即可使這種非勻稱往復(fù)運動變得非常簡單，同時可以達(dá)到很高的加工精度。

通過采用同步化和強(qiáng)動力的設(shè)備軸來實現(xiàn)對非圓齒輪的加工

對于汽車制造業(yè)來說：工藝技術(shù)非常重要

非圓齒輪的一個重要的應(yīng)用場合便是汽車制造業(yè)。在發(fā)動機(jī)控制運行方面，非圓齒輪可以起到避免不希望出現(xiàn)的振動現(xiàn)象的影響或?qū)φ駝佑绊戇M(jìn)行抵消。對此，非圓齒輪在一定程度上可以在系統(tǒng)里生成一種反向的振動。自從20世紀(jì)80年代以來，就已經(jīng)出現(xiàn)了橢圓形的自行車鏈輪，這種橢圓形鏈輪可以在蹬踏踏板時實現(xiàn)力的更好地傳遞。再比如，泵的發(fā)動機(jī)也可以從非圓齒輪的應(yīng)用中受益。通過采用非圓齒輪，液體的流動可以更好地與整個系統(tǒng)相匹配。

隨著應(yīng)用的逐步深入，人們也把關(guān)注的焦點放在了非圓齒輪高效生產(chǎn)的技術(shù)方案上。目前，對復(fù)雜形狀的制造往往還是采用電火花、燒結(jié)或插齒等，但這些工藝對于中小批量的生產(chǎn)來說，則會產(chǎn)生相當(dāng)大的制造成本，例如在新刀具的消耗和需求方面。此外，這些技術(shù)工藝在應(yīng)用上很不靈活。因此，用戶一直在設(shè)法尋找一些在齒輪生產(chǎn)方面能夠快速適應(yīng)于變化著的要求的解決方案，從圓形齒輪到非圓部件，然后再周而復(fù)始。

采用標(biāo)準(zhǔn)型滾銑設(shè)備

從這個意義上說，選擇滾銑刀切削加工工藝不啻是一種令人期待的替代方案，這種標(biāo)準(zhǔn)型加工工藝可以達(dá)到很高的加工精度和加工靈活性。但是，在加工非圓部件時，企業(yè)會面臨一個特別的挑戰(zhàn)：“由于毛坯件呈非圓形態(tài)，在銑削加工過程中有必要對滾銑刀的位置進(jìn)行連續(xù)的糾正，這在一臺現(xiàn)代化的滾銑機(jī)床上通過采用強(qiáng)動力軸是可以做到的，但也要取決于設(shè)備的完美同步控制技術(shù)。”Koepfer公司的研發(fā)工程師Manuel Hofmeier一語道破這種挑戰(zhàn)的實質(zhì)。

因此，EMAG集團(tuán)子公司的專家們開發(fā)出了一種新的技術(shù)方案，它在需要時可以投入到帶有現(xiàn)時控制技術(shù)方案的160和300標(biāo)準(zhǔn)型加工設(shè)備上使用，只是它的軟件需要根據(jù)要求進(jìn)行匹配。由此，加工設(shè)備即為非圓加工任務(wù)做好了準(zhǔn)備。“這是關(guān)鍵的一點，我們在過去曾經(jīng)為每個用戶實現(xiàn)了單獨為其量身定制的非圓加工方案，現(xiàn)在我們有了一種標(biāo)準(zhǔn)化的技術(shù)方案，加工設(shè)備上的機(jī)械部分無需作更改。”Hofmeier在列舉這項新技術(shù)方案的好處時說道。

用戶只需簡單地把部件輪廓的數(shù)學(xué)數(shù)據(jù)輸入到軟件系統(tǒng)里即可，后續(xù)的作業(yè)流程要視具體的部件情況而定。

如果是嚴(yán)重偏心的輪廓，毛坯件就已經(jīng)處于一種橢圓形狀態(tài)。首先要在加工設(shè)備的作業(yè)室里對工件輪廓進(jìn)行測量，然后使加工設(shè)備的軸與部件的位置實現(xiàn)同步化，接著即可開始銑削流程。

作為一個替代性選項，也可以對最初是圓形的毛坯件進(jìn)行銑削加工，使之變成諸如橢圓形的輪廓，這里的前提條件便是所希望獲得的形狀不要太過于偏心。

凸起輪廓的標(biāo)準(zhǔn)批量生產(chǎn)

在這兩種情況下，加工流程與設(shè)備的強(qiáng)動力軸達(dá)到最佳同步狀態(tài)，滾銑刀具嚴(yán)格按照輪廓要求對工件進(jìn)行銑削加工，該工藝可以確保實現(xiàn)所需的齒形。“在中小批量情況下，我們的設(shè)想有著很大的好處。”Koepfer公司Manuel Hofmeier解釋說，“用戶在數(shù)分鐘之內(nèi)即可完成對標(biāo)準(zhǔn)型設(shè)備的調(diào)整，以適應(yīng)于對非圓部件的加工要求并生產(chǎn)出首批樣件，接著便可以繼續(xù)進(jìn)行其他類型齒輪的批量生產(chǎn)。從那時起，橢圓形部件的幾何外形數(shù)據(jù)便被保存在設(shè)備的控制系統(tǒng)里。這種方式的高度靈活性是其他工藝技術(shù)所無法比擬的。”

此外，也可以把極端異形的齒輪放置到Koepfer滾銑設(shè)備上進(jìn)行加工。不過，此類極端形狀大多不以一種簡單的方式進(jìn)行數(shù)學(xué)定義，而是需要用到較為復(fù)雜的計算和各種公式。

“必須根據(jù)各種不同的應(yīng)用場合來搭配軟件。對此，我們當(dāng)然會向用戶提供我們的技術(shù)訣竅。”Hofmeier解釋說，“采用我們的設(shè)備，各種外凸形輪廓都可以實現(xiàn)批量化標(biāo)準(zhǔn)生產(chǎn)，這是滾銑作業(yè)上的一個新的高度。”

極端齒形也可以加工

毫無疑問，在此背景下EMAG Koepfer公司的插齒專家們會給予其新技術(shù)以較大的市場機(jī)會,例如在機(jī)械制造業(yè)和物流行業(yè)上，有很多應(yīng)用場合要求在一個系統(tǒng)里的力矩處于不斷變化之中，或者也存在著一些傳動比并不均勻的現(xiàn)象。

“采用我們的工藝技術(shù)，會使那些針對只能選擇非圓齒輪且需要合適機(jī)械技術(shù)方案的應(yīng)用場合的研發(fā)工作變得更為簡單，與諸如電子可調(diào)直接傳動技術(shù)相比，我們的技術(shù)方案在生產(chǎn)上要優(yōu)越許多。當(dāng)然，這種認(rèn)識也首先需要向許多行業(yè)領(lǐng)域里的研發(fā)人員進(jìn)行灌輸。這樣的話，我們即可處于一個非常優(yōu)越的初始狀態(tài)。”研發(fā)工程師Manuel Hofmeier總結(jié)說。

在插齒加工工藝方面，位于Villingen-Schwenningen地區(qū)的Koepfer公司的專家們是EMAG集團(tuán)內(nèi)部可信賴的對話伙伴，該子公司是針對高精輪齒加工的滾銑設(shè)備的制造廠家。這家多年來在此領(lǐng)域里開展工作的企業(yè)屬于加工高價值齒輪生產(chǎn)裝備的供應(yīng)廠商之一，也是技術(shù)要求嚴(yán)苛的齒輪領(lǐng)域里的合格的合作伙伴。該公司在本業(yè)務(wù)范圍內(nèi)的全球客戶群主要是電動工具和減速齒輪電機(jī)的制造廠商以及汽車零部件供應(yīng)商。