国产典型磨齿机综述论及齿轮磨床发展趋势

国产典型磨齿机综述论及齿轮磨床发展趋势

齿轮磨床八十余年发展，已从单一产品演变到多系列、多规格，从传统机械式到采用数控技术，从氧化铝砂轮到采用CBN砂轮，使机床精度、性能和加工效率不断提高，而操作日趋简捷方便。现已形成七个系列200余种规格齿轮磨床，按标准化分为碟形双砂轮系列（Y70）、锥形砂轮系列（Y71）、蜗杆砂轮系列（Y72）、成型砂轮系列（Y73）、大平面砂轮系列（Y74）、内齿轮砂轮系列（Y75）、摆线齿轮系列（Y76）。中国齿轮磨床研究制造已有四十余年历史，从八十年代初至今近二十多年间发展较快，制造出七个系列60余种规格齿轮磨床。其中1997年由秦川机床集团有限公司研制成功YK7250蜗杆砂轮磨齿机（数控八轴五联动）国际机床博览会上被有关专家誉为“具国际水平机床”，标志着中国齿轮磨床制造技术水平跨入世界先进行列。

科学技术和经济发展，齿轮加工业齿轮加工机床性能要求不断提高，反之，齿轮加工机床制造业齿轮加工又具有导向作用，形成有机联动发展。为此，一批能适应社会科技和经济发展节拍新产品应运而生；反之，则被淘汰。这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碟形双砂轮磨齿机国际市场独显风采，作为磨齿机中最高精度代表产品，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齿轮。，马格磨齿机亦有不足之处，主：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。，高效蜗杆砂轮磨齿机制造技术成熟应用，碟形双砂轮磨齿机市场占有率逐年缩小。

从马格公司被兼并现实，留给人们思考是两个字：“效率”。效率是物质能量反映，是生命力象征。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。

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；三是采用新磨削原理，目前重点集中蜗杆砂轮和成型砂轮磨削两大类技术上。

--蜗杆砂轮磨齿机--

CNC技术发展和蜗杆砂轮及成型砂轮磨削技术日益成熟，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市场。其中蜗杆砂轮磨齿机生产效率又高于成型磨齿机，且技术成熟较早，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TAG400、匈牙利Cepel公司FKP-362-10、PCG326-10PLC等，日本Kashifuji 公司KF200、OKMOTO公司SHG400，中国秦川公司YE7232、YK7232、YK7250等型号产品及上海机床厂YKA7232。

精度。

通常大批量齿轮加工，蜗杆砂轮磨齿工艺当为首选。上述磨齿机性能、水平档次上有差异，价格上差异更大，莱斯豪尔公司产品价格约为其他国外厂商同类产品2~3倍，约为中国同类产品4~5倍。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选型。国家专业机构检测鉴定，秦川YE7232与世界王牌瑞士莱斯豪尔AZA磨齿机主要性能、特点类似，但价格仅为其1/5~1/6（见分析表）。秦川YE7232与世界王牌瑞士莱斯豪尔RZ301S等磨齿机主要性能，特点比较见表2。

--成型砂轮磨齿机--

成型砂轮磨齿机发展已有四十余年历史，该磨齿机关键成型砂轮修整器。八十年代以前，修整器大都为钢带滚圆结构、四连杆机构和渐开线样板修整器，囿于磨削斜齿轮时，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，砂轮预先制成必要形状，直径几乎没有变化，避免磨削斜齿轮时出现困难。这种砂轮万能性差，制作价格昂贵，故没有到普及推广。比较理想是采用数控砂轮修整器，磨削斜齿轮时，修整器运动轨迹可随砂轮直径变化而变化。八十年代以来，很多厂商都致力于该修整器研究。说蜗杆砂轮磨轮机不断创新同时，与之并行成型砂轮磨齿工艺日趋成熟完善，并显示出其特有重要性，其关键克服了蜗杆砂轮磨齿工艺不足。有关专家曾评述成型砂轮磨齿机优点为：能十分方便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，砂轮实际修缘量是变化，被磨齿轮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数控系统操作面板输入系统，必要时可随时修改，十分方便。

成型磨齿理论上对工件模数没有限制，而蜗杆砂轮磨齿机工件模数有很大局限性

理论上蜗杆砂轮磨齿机砂轮应该修成一个渐开线蜗杆。而目前采用修整方法，只能到“K”型蜗杆，当螺旋升角很小时，这两者之间差别不大；，当螺旋升角加大时，两者之间误差会明显增大。AZA和RZ301S等蜗杆砂轮磨齿机最大模数只能到6mm。RZ801型磨齿机最大模数为7mm或8mm，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，可以获正确渐开线蜗杆，但这种大颗粒金刚石价格十分昂贵，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切平面内，理论上可以修出渐开线蜗杆，但砂轮直径是不断变化，金刚滚轮位置必须跟着不断调整，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万能性

配备相应软件后，可以方便加工各种特殊齿形，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R1-370, 德国Kapp公司VAS55、VAS432、VUS530、VUS531，日本唐津公司FGS-30N及原德国Niles公司双砂轮成型磨齿机。中国秦川早期制造成型砂轮磨齿机有YS7332、YS7363、

Y73100，近年内制造出有YK7332、YK73100以及内齿轮成型磨齿机Y7550、YK75100等。中国研制成型磨齿机，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主要性能见表3。