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2/3的行星齒輪的磨削加工在第二臺(tái)磨床上進(jìn)行，借助于零點(diǎn)快換系統(tǒng)，磨床的生產(chǎn)率提升了80%

大型減速機(jī)行星齒輪的加工需要嚴(yán)苛的磨削工藝，通過(guò)一次裝卡在一臺(tái)高效多功能機(jī)床上完成全套加工成為可能。如果高效多功能磨床總處于全負(fù)荷狀態(tài)，要怎么辦呢?生產(chǎn)風(fēng)力發(fā)電設(shè)備用精密減速機(jī)的領(lǐng)先供應(yīng)商之一的Wolfgang Preinfalk公司采用Schunk零點(diǎn)快換系統(tǒng)，將部分高精度加工靈活地轉(zhuǎn)移到另外一臺(tái)機(jī)床上。不僅使多功能磨床得到減負(fù)，附加費(fèi)用也降到最低。通過(guò)閑置生產(chǎn)力的充分利用，使磨削生產(chǎn)力提高了80%。Preinfalk公司在開(kāi)始時(shí)就強(qiáng)調(diào)，他們成功借助于零點(diǎn)快換系統(tǒng)Vero-S，使行星齒輪的鉆孔磨削和齒輪磨削兩個(gè)部位的精密加工依次在不同的機(jī)床上實(shí)現(xiàn)，有效縮短了裝調(diào)時(shí)間。面對(duì)斜齒到圓柱體直線整體長(zhǎng)度的公差±0.0045?mm，對(duì)于這樣的磨削形狀有經(jīng)驗(yàn)的人都驚愕了，這確實(shí)有意義嗎?將至今為止、過(guò)程穩(wěn)定的全套加工中的部分加工轉(zhuǎn)移到很多臺(tái)機(jī)床上?這個(gè)問(wèn)題在Preinfalk公司得到了肯認(rèn)。“我們的意圖是，內(nèi)圓磨削工藝在多功能機(jī)床Hoefler Rapid 1250 MFM上完成，緊接著外齒輪的磨削被靈活地轉(zhuǎn)換到另外一臺(tái)工作負(fù)荷不多的機(jī)床上。”企業(yè)領(lǐng)導(dǎo)Thomas Decker解釋說(shuō)到。

圖1 在多功能機(jī)床磨削加工行星齒輪時(shí)，操作人員Volker Trapp已經(jīng)將下一個(gè)工件放置到調(diào)整工位上

形狀和位置公差0.009?mm

行星齒輪磨削的最大挑戰(zhàn)就是精度，因?yàn)楸仨氁�遵守形位公�?.009?mm的要求和100%檢測(cè)文件的證明。“為了實(shí)現(xiàn)機(jī)床之間的跳躍，精密的夾緊是必須的，如果沒(méi)有Schunk的零點(diǎn)快換系統(tǒng)就不可能實(shí)現(xiàn)我們的加工流程。”Decker強(qiáng)調(diào)說(shuō)道，“盡管在轉(zhuǎn)換到第2臺(tái)機(jī)床通過(guò)內(nèi)錐矯正，但是卻不能保證位置，這個(gè)位置必須強(qiáng)制由齒輪確定，否則達(dá)不到所要求的精度。”采用零點(diǎn)快換系統(tǒng)解決了多功能機(jī)床的瓶頸問(wèn)題，今天在轉(zhuǎn)換到第2臺(tái)機(jī)床工件時(shí)過(guò)程穩(wěn)定，工件的軸向振擺<0.002?mm，高1m內(nèi)的測(cè)量，由此明顯超出了所要求的<0.005?mm的要求。

其成果是巨大的，目前，大型部件的裝調(diào)過(guò)程可以在主加工時(shí)間內(nèi)并聯(lián)地在機(jī)床之外進(jìn)行，每個(gè)齒輪可在機(jī)床上節(jié)省20?min的矯正時(shí)間。為此，兩個(gè)機(jī)床制造專業(yè)公司W(wǎng)inter和Syntec還專門(mén)研制了易于操作的裝調(diào)工裝，位于機(jī)床之外的行星齒輪可在裝調(diào)工位上用Vero-S模塊矯正和準(zhǔn)確夾緊。在保證精度的前提下，零點(diǎn)快換系統(tǒng)使現(xiàn)有的機(jī)床得以靈活地充分利用。

圖2 所有的夾緊工位都配備5個(gè)夾緊模塊和一個(gè)柔性短錐定心裝置，其在零點(diǎn)的位置上準(zhǔn)確夾緊?

今天，每3個(gè)行星齒輪在多功能機(jī)床上進(jìn)行全部加工，之后轉(zhuǎn)換到Hoefler Rapid 1500閑置的磨齒機(jī)上，僅需短時(shí)間的檢測(cè)，緊接著完成加工。“通過(guò)這種形式每周多加工30個(gè)齒輪，自從在主加工時(shí)間并聯(lián)調(diào)整之后，快了很多倍，我們只增加了機(jī)床之間的跳躍，這個(gè)解決方案值得。”Decker在強(qiáng)調(diào)其效率時(shí)說(shuō)。以前整體加工時(shí)間為8?h，但僅在機(jī)床上的裝調(diào)時(shí)間就需要1.5?h。

按照生產(chǎn)負(fù)責(zé)人UweKuehl的觀點(diǎn)，投資零點(diǎn)快換系統(tǒng)的資金在很短的時(shí)間內(nèi)便分期償付了。“采用這種快換解決方案，我們無(wú)需為了精密部件的加工而添置一臺(tái)新的多功能機(jī)床而詢價(jià)了，這令現(xiàn)有機(jī)床得到了充分利用。以前每月可生產(chǎn)100臺(tái)3等級(jí)的行星齒輪，目前達(dá)到了180臺(tái)，生產(chǎn)率增長(zhǎng)了80%。在機(jī)床變換期間質(zhì)量損失和可觀的額外費(fèi)用密切相關(guān)。今天，質(zhì)量從一開(kāi)始就已經(jīng)控制在預(yù)定的公差內(nèi)。”

圖3 在將工件轉(zhuǎn)換到第2臺(tái)機(jī)床時(shí)，Preinfalk公司獲得平面平行度<0.002?mm，而行星齒輪始終處于在工裝夾緊的狀態(tài)

為旋轉(zhuǎn)加工而研制

Preinfalk公司共擁有4臺(tái)Vero-S NSL turn 570夾緊系統(tǒng)為他的磨床和裝調(diào)工作，借助于快速和夾緊的沖程以及集成的渦輪功能，最高夾緊力達(dá)125?kN，保持力可達(dá)375?kN。由此，夾緊系統(tǒng)保證了工裝和工件的可靠夾持，短錐定心在出廠時(shí)已經(jīng)調(diào)整為同軸精度<0.01，夾緊系統(tǒng)可直接在各自的磨床旋轉(zhuǎn)加工過(guò)程中調(diào)整。由此，通過(guò)壓力調(diào)整，全部夾緊模塊在夾緊過(guò)程中均勻拉緊軸向振擺<0.002?mm。模塊的鎖緊裝置具有自鎖功能，如果這個(gè)夾緊系統(tǒng)在無(wú)壓力時(shí)接通，保證了模塊內(nèi)集成彈簧的安全夾持，而張開(kāi)鎖緊模塊僅需6?bar(1?bar=0.1?MPa)的氣壓。如Vero-S模塊一樣，Vero-S NSL turn所有的功能部件、基體、夾緊銷和夾緊滑塊采用淬火優(yōu)質(zhì)鋼材。因其更高的夾持力、完全的密封及免維護(hù)特性、高效的短錐定位設(shè)計(jì)、整體不銹鋼材料選擇，特別適用于切削加工的高效、高精度夾持。

零點(diǎn)快換系統(tǒng)的柔性短錐定心，其徑向高剛性和軸向的補(bǔ)償，特別適用車削和磨削加工。在夾緊過(guò)程中保證了準(zhǔn)確的定位，無(wú)需重復(fù)測(cè)定。Preinfalk團(tuán)隊(duì)已經(jīng)考慮，其零點(diǎn)快換系統(tǒng)也將應(yīng)用到軟加工領(lǐng)域。

圖4 為了充分利用所有的機(jī)床，鉆孔的部分操作首先在多功能機(jī)床上完成