数控磨齿机PPT

三一精机
数控磨齿机研究报告
2011年11月
1
三一精机
目
1
磨齿机发展趋势
录
2
磨齿机厂家及典型磨齿机特点介绍
2
三一精机
一、磨齿机发展趋势
齿轮制造技术可以追溯到19世纪末。1897年R.H.Pfanter发发明了第一台 具有近代滚齿机雏形的齿轮加工机床，1906年制造出了第一台带差动机构的滚 齿机产品，它既能加工圆柱正齿轮，也能加工圆柱斜齿轮。作为齿轮精加工技 术的磨齿工艺，最早是用于磨削插齿刀，首先出现的是大平面砂轮磨齿机。20 纪初随着汽车工业的发展，齿轮制造工艺也迅速发展，德国和美国先后研制出 锥形砂轮磨齿机和成形砂轮磨齿机。而对齿轮精加工技术最具有促进意义的是 1914年Maag发明了碟形双砂轮磨齿机，它首次使用了砂轮磨损自动补偿技术， 从而使制造精密齿轮成为可能，显著提高了齿轮磨削精度，但这种磨齿机效率 很低，直到20世纪30年代后期，瑞士研制出蜗杆砂轮磨齿机，磨齿工艺才成为 一种较高效率的齿轮精加工工艺。1974年出现了带有“电子齿轮箱”的NC滚齿 机，此后NC齿轮加工机床迅速发展。
意大利桑浦坦斯利公司也是较早开发CNC成形磨齿机的厂家之一，该公司 过去的主导产品是大平面砂轮磨齿机和剃齿刀磨齿机。该公司在EM02003、 CIMT2007都展出过S—G系列CNC磨齿机S375G、S250G，均是卧式布局万能型磨 齿机，既可以用蜗杆砂轮展成磨削，也可以用片状成形砂轮磨削。可以配备各 种CBN砂轮(可修整CBN、不需修整的CBN及电镀CBN砂轮)和普通刚玉砂轮，适合 磨削直齿、斜齿、齿轮轴、蜗杆、压缩机转子以及内齿轮(直齿、斜齿)等。
24
三一精机
2.3 Gleason(格里森)公司
Gleason(格里森)公司的CNC蜗杆砂轮磨齿机是从20世纪90年代初开发研制 的，TAG400型数控蜗杆砂轮磨齿机曾在我国展出过，后来又开发成功245TWG型 数控蜗杆砂轮磨齿机，它采用高速多线蜗杆砂轮，磨齿效率显著高于普通单线 蜗杆砂轮5～10倍，例如，磨削一个典型轿车末级减速齿轮齿圈只需约l min。 修整多线蜗杆砂轮，使用一个与工件齿轮参数相同的金刚石滚轮(专利技术)， 其修整时间小于一个齿轮的磨削时间。130TWG是目前数控蜗杆砂轮磨齿机的名 牌产品。
13
三一精机
桑浦坦斯利（SAMPUTENSILI)公司的S380GP成型磨齿机
14
三一精机
15
三一精机
16
三一精机
17
三一精机
该产品的主要特点如下：
用户能够用两个独立的砂轮主轴进行加工，每根主轴安装一个砂轮，也可 以安装两个砂轮；
单个齿轮可以在第一主轴上进行粗磨，在第二主轴上进行精磨。不同的砂 轮尺寸，可用不同的功率和速度驱动；
磨削内齿轮时，无需更换主轴，当粗磨和精磨内齿轮时，双主轴消除了更 换磨轮的需要，此时可使用S375G磨削主轴，从而减少了投资成本。此外，该 公司还提供不同尺寸的内磨头主轴，以满足用户对不同直径磨轮的需求。
18
三一精机
2.2 Reishauer(莱斯豪尔)公司
瑞士莱斯豪尔公司自从1945年开发出ZA型磨齿机以来，一直在蜗杆砂轮磨 齿机领域一统天下，直到最近十几年来，美国格里森公司大举开发数控蜗杆砂 轮磨齿机，两家才呈现出激烈竞争的局面。 1980年莱斯豪尔公司开发出RZP型环面蜗杆砂轮磨齿机。1987年开发出带 有电子变速箱能实现连续位移磨削的RZ301S型蜗杆砂轮磨齿机，其电子变速箱 内具有补偿控制模块，用以补偿磨削过程中磨削力周期变化产生的齿形误差， 和磨削斜齿轮时砂轮进入或脱离齿面时，由于单齿面受载引起磨削力变化造成 的齿形、齿向误差，从而提高磨齿精度。
8
三一精机
5、成型、蜗杆砂轮磨齿机已成为市场竞争的主流产品
蜗杆砂轮磨齿机高自动化。自动对刀技术、余量自动分配技术、自动上下 料技术、工件位置自动检测技术、随机动平衡技术、磨削过程监测技术等技术 在蜗杆砂轮磨齿机上的应用，大大提高了机床的自动化程度，使机床趋于无人 化工作。这不仅可提高加工效率、减小人工工作，还可以保证磨削工件的质量 稳定性；
4
三一精机
1、全数控化
现代数控、高效磨齿机为提高磨齿效率，除了缩短加工时间，采用高速加 工（刀具主轴高转速、工作台高转速）方法外，还应设法缩短机床调整、工 件装夹（上下料）、砂轮修证、砂轮自动对刀、磨头更换等辅助加工时间。 磨齿机的数控坐标轴数越来越多: 1）瑞士Oerlikon-MAAG公司的OPAL系列磨齿机的CNC可控11根轴； 2）Reishauer公司RZ150的CNC可控制13根轴； 3）美国Gleason公司的245TWG高速数控蜗杆砂轮磨齿机数控坐标轴（含修整 器的6根）更是多达14个。
直接驱动主轴，具有良好的可靠性和宽的速度和转速范围。
27
三一精机
具有2套砂轮修整系统。
1）采用电镀的金刚石齿轮修整砂轮。在工件主轴上，安装一个金刚石滚轮和 一个金刚石齿轮，金刚石滚轮用于修整砂轮的外圆，金刚石齿轮用于修整砂轮 的齿形。这种修整方式效率高，适用于大批量生产。但是，由于金刚石齿轮的 价格昂贵，适用成本较高。砂轮修整质量和精度不高。 2）CNC常规修整装置。
19
三一精机
莱斯豪尔公司在新世纪相继开发出磁弭00型和RZl50型等一系列CNC蜗杆砂 轮磨齿机，分别在CIMT2005和CIMT2007展出。RZ400最大磨削直径400mm；加工 模数0．5—8mm；RZl50最大磨削直径150mm；加工模数1—3mm；螺旋角±40°， 属于高效全数控蜗杆砂轮磨齿机。复合工件主轴带有C轴驱动，不停机实现砂 轮自动对刀、多头蜗杆砂轮自动修整和磨削功能，可配备自动上／下料装置， 实现全自动高效磨削；不仅能保证生产效率，且批量生产加工精度可保证达到 DIN3级。该机床采用了直接驱动技术和新型控制软件，代表了新一代CNC蜗杆 砂轮磨齿机的技术水平。
7
三一精机
4、功能复合化
Reishauer公司的RZF磨-绗复合齿轮加工机床及 RZ400 数控蜗杆砂轮磨齿 机等许多新产品。已将工件自动上下料、在线测量、自动对刀、磨齿及修整砂 轮、砂轮磨损自动补偿等诸多功能集与一身，使得磨齿加工变得更为精确和快 捷； 德国KAPP公司 KX300 磨齿加工中心、意大利Samputersili公司的 S400GT 及德国Liebherr公司的 LCS280 蜗杆-成行磨齿机等可先采用CBN蜗杆大砂轮进 行粗磨齿轮，再用CBN小砂轮精磨齿轮； Gleason-Pfauter集团的P60滚-磨复合齿轮加工机床，能完成先用铣刀加工 双头蜗杆，再用CBN砂轮磨削蜗杆，并具有去除蜗杆端面毛刺的功能。另外机 床还配备自动对刀和工件自动上下料机构。
23
三一精机
便易的机床操作。
1）机床的立柱下段有一套端齿盘分度定位机构，可使立柱在磨削位置(0 °)、
砂轮更换位置(90 °)、砂轮修整位置(180 °)三个位置转换；开放的4门设计 防护罩，创造了良好的加工及调整机床的条件。 2）操作者能够在机床的三个方向不受限制的更换附件：在机床左边的砂轮修 整区域、机床前方的砂轮更换和工件磨削区域、机床右边根据需要可配备自动 上下料系统的区域。机床的调整更加快捷方便。 多种形式的砂轮修整方法。在机床左边为砂轮修整区域，有较大的空间， 因此，机床可配备多种类型的修整装置和修整工具，大大提高了机床的灵活性， 既适合小批量生产又可进行大批量生产。
20
三一精机
瑞士Reishauer公司的RZ400 RZ400磨齿机是Reishauer公司2001年推出的产品，机床配备自动上下料单元。
21
三一精机
22
三一精机
该产品的主要特点如下：
配备了适应于蜗杆砂轮磨齿机工作特点的软、硬件控制系统。在 Siemens840D系统上集成了自行开发的高性能电子齿轮箱、操作界面、磨削工 艺数据库。特别要提及的是：Reishauer公司在电子齿轮箱和蜗杆砂轮磨齿方 面进行了长期的研究，具有独特的技术和丰富的经验。 采用了独特的工件伺服传动装置。该产品磨削工件的最大外径为400mm，工 件的质量和转动惯量较大，为了获得良好的动态特性，在伺服电机和工件主轴 之间增加了无齿行星减速机构，不仅使伺服电机与工件获得良好的惯量匹配、 减小电机误差，还避免了齿轮传动的小周期误差，使工件轴达到了很高的同步 精度。
10
三一精机
磨齿机的床身是合理布筋的焊接床身，填充有聚合物混凝土，对高速磨齿 时产生的振动有良好的阻尼作用。磨头主轴最高转速18000r／min(选项25000r ／min)，采用了带有冷却装置的陶瓷球轴承支承。x轴(磨头径向进给)和z轴 (主轴轴向运动)都采用了直线电动机驱动；C轴(主轴旋转、分度)采用力矩电 动机直接驱动并带有电动机冷却装置，配备高精度的角度编码器。磨齿机具有 一体化的外齿和内齿测量装置，包括自动检测单元程序。CNC采用西门子公司 840D系统控制，并配置桑浦坦斯利的人机对话软件和拓朴修形软件，可产生各 种齿形曲线，齿形数据的存储不需要外部PC。S．G系列CNC磨齿机是当今欧洲 相当成熟的万能型磨齿机产品，它具备软件升级和故障诊断的远程支持系统 (选项)，还可配备各种形式的自动装卸工件系统，实现全自动加工或纳入自动 生产线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。 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。
5
三一精机
2、高精度化
随着CNC水平的提高及电子齿轮箱、滚动导轨、高速陶瓷轴承、高速电主轴、 力矩电机及直线电机伺服系统制造技术的飞速发展。磨齿机的加工精度有了很 大的提高。 如Reishauer公司RZ300E、RZ301S的加工精度可达DIN3962标准的1～2级， 稳定到3级。