EMO M ILAN 2009展出的磨齿机精品

陕西秦川机械发展股份有限公司

马 云

EMO M ILAN 2009展出的磨齿机精品

Typical gear grinding machines exhibited at EM 0 M ILAN 2009

陕西秦川机械发展股份有限公司

马 云

近十年来，数控成形砂轮磨齿机和数控蜗杆砂轮磨齿机逐渐成为硬齿面齿轮精加工市场上竞争的主流机型。数控成形砂轮磨齿机因其万能性好，可磨削出不同的修正齿形，且磨齿精度不断提高，最高可达DIN 2～3级，因而有可能逐步取代剃齿刀磨床；另外，数控成形砂轮磨齿机的生产效率也在不断提高，已经成为数控蜗杆砂轮磨齿机的主要竞争产品。世界各著名齿轮加工机床制造厂家都纷纷“挤入”数控成形砂轮磨齿机开发的竞争行列。在EMO MILAN 2009的2号馆荟萃了全世界36家齿轮加工机床制造精英，展出的数控成形砂轮磨齿机，在数量上就超过了其他类型的磨齿机。

另外，更值得引起国内齿轮机床行业关注的是近4～5年来，国际上齿轮加工机床的几大跨国集团Gleason／Pfauter／Hurth集团、Kapp／Niles集团、Sigma ΣPool集团、 Samputensili／Modul集团及德国HǒFLER公司等已相继推出了采用蜗杆砂轮和成形砂轮复合磨齿的高效、高精度磨齿 （机）中心。与数控成形砂轮磨齿机一样都配备内齿磨头附件和在线测量装置 （可测量齿形、齿向、周节、齿厚等），工作台、砂轮主轴均采用由力矩电机直接驱动，CNC配备各种专业化的修形软件。现将本届展会上磨齿机精品做一简单介绍。

1．GLEASON Titan®1500G磨齿机首秀

齿轮制造厂商期望在保持齿轮加工高精度的同时，大幅度地提高齿轮加工机床的加工效率。Gleason Titan 1500G磨齿机 （图1）正是为满足这两者需求而研发的新型齿轮加工机床。

Gleason Titan 1500G磨齿机可加工直径1500mm，模数14mm以下的齿轮，磨削砂轮最高速度可达6000r／min，最大成形深度100mm。机床应用了蜗杆砂轮与成形砂轮复合磨齿技术，使得高精度磨齿效率提高了50%；应用了世界首创的多片砂轮磨削技术，采用不同粒度、不同形状的多篇砂轮在数个齿槽内进行粗磨和精磨，磨齿效率提高近40%，齿面质量也有较大提高，而且由于砂轮与工件齿面之间的接触更加密切，工艺可靠性也有很大提高。

图1 Titan®1500G磨齿机

该机床采用独创的双头蜗杆双面磨削专利技术，可使齿轮精磨时间缩短近50%。机床动态性能极佳，机床停机时间得到最大限度地减少。安装工件所需时间同样可大大缩短，夹持过程工件对中误差自动补偿的时间也可以极大地节省。该机床具有很好的柔性，能够自动更换磨头和工件，适合大批量高精度齿轮的生产加工，同时也能满足用户单件小批量的加工需求。

该机床可选配外置工作台、工件自动更换系统和砂轮修整器 （专利正在受理中）。一个这种砂轮修整器就可同时解决蜗杆砂轮和成形砂轮的修整问题，在修整过程中，不必要再更换其它修整工具。

机床配置的冷却液喷嘴能够自动调整，对准砂轮磨削直径方向，可确保在整个磨削过程中冷却液对磨削区的最佳分配及在高效生产过程中磨削的热安全性。其人机对话程序能够根据最终所预期的磨削时间，磨削质量／齿轮修形，生成一个粗磨、精磨复合磨削的最佳磨削工艺预案。分段磨削工艺为全自动化，用户可以全面接受该预案，也可以根据情况进行修改。自动定心和检测所需时间因采用现代综合工艺技术而大大减少，与此同时可保持同样的高质量和高可靠性。齿轮定位及齿距检测所需时间可减少50%，齿线和齿廓检测可加快25%。

2．KAPP KX－160 磨齿中心

KAPP公司的KX160 TWIN磨齿中心 （图2）是在多工件主轴机床这一设计理念上，进一步完善和精化而设计开发的，采用了可修整砂轮，以连续展成法来磨削齿轮的机床。机床具有调整时间短、效率高的特点。

图2 KAPP KX－160磨齿中心

KX160 TWIN磨齿中心可加工直径170mm以下，模数0．5mm～4．5mm的齿轮， 最大齿宽可达170mm， 最大螺旋角±45°，特别适合于对加工质量要求特别苛刻的批量齿轮加工生产。机床的圆形工作台两侧相对位置配置有两根完全相同的工件主轴。在机床磨削一个零件的同时，另一个主轴同时完成第二个工件的自动上下料及自动对中，使机床的磨削辅助时间最大限度地缩短。机床专门适用于加工模数至4．5 mm、齿宽320 mm、最大外径达170 mm的直齿及斜齿轮。机床在设计时还考虑了不同参数的工件其它要求等。

KX160 TWIN磨齿中心配置包含有一个单主轴常规蜗杆砂轮修整头的组合修整器。金刚石成形滚轮为修整工具。修整工具可用来修整磨削蜗杆齿根部分。配置的Siemens Sinumerik 840D数控系统，增加了多功对话操作系统。对于齿轮磨削加工而言，数控系统软件可以按照人机对话界面中毛坯的尺寸以及工件的工艺要求自动生成程序，操作界面直观，操作简便。公司还为用户提供新型磨削增益软件，从而实现高效加工。

该机床有10根数控轴，分别控制砂轮与工件间的位置、磨头架转角调整、磨削期间工件的驱动、直线位移等，圆形工作台及两个工件尾架也由数控轴控制。工件和磨头主轴采用力矩电机直接驱动技术。

机床可选配在线测量系统，测量齿轮齿形误差、齿向误差、节距误差以及鼓形量等各项参数。借助于KAPP人机对话界面直接输入工艺要求，极大地减少了辅助生产时间。另外还可以在正常的磨削循环过程中，随机对齿轮质量进行抽检。

KX160 TWIN机床还配置有自动上下料装置。作为机床的标准配置的自动化解决方案，还可以成套提供机械手系统、盘状运输装置、龙门式的自动装卸工件系统等。

3．Niles公司ZP12成形砂轮磨齿机

图3 ZP 12成形砂轮磨齿机

Niles公司是世界上生产锥面砂轮磨齿机 （工件直径630mm～4000mm）的著名公司，在向世界市场提供大规格磨齿机的同时，充分利用本公司原制造锥面砂轮磨齿机的雄厚基础和卡普CBN成形砂轮技术的成功结合，迅速地向市场推出了ZP系列 （直径450mm～4000mm）成形砂轮磨齿机 （图3）。ZP系列成形磨齿机采用双砂轮、深切缓进给成形原理，可实现四种磨齿方法 （1）传统的单个成形砂轮磨齿方法；（2）特殊磨削方法，即双成形砂轮磨削方法，一个作粗磨，另一个作精磨；（3）万能磨齿方法，即用双砂轮分别磨削左右两个不同齿面；（4）最大效率磨齿方法，即用双砂轮分别磨削齿轮的两个齿槽和传统的单个成形砂轮磨齿相比较，磨削效率更高。

ZP 12成形磨齿机可加工直径2500mm以下的齿轮，磨齿深度100mm，齿倾角±35°以内的齿轮。采用双成形CBN砂轮，可实现4种磨削方法，和传统的单个成形砂轮磨齿机相比较，生产效率高。砂轮头架上 （左右）双砂轮分别由变频电机驱动，调速范围大，最大转速达11000 r／min，两磨头定位精度高达1μm，砂轮采用电动平衡系统。采用CNC砂轮修整器及程控修整法，可满足各种修形要求。磨头主轴调速范围广，并且可快速更换主轴头，通用性好。

4．目前国际上最大规格的蜗杆砂轮磨齿机RZ1000

Reishauer公司新近推出RZ1000磨齿机 （图4）是目前国际上以连续位移磨削方式，采用蜗杆砂轮来精密磨削齿轮的系列产品中的加工工件直径最大的机床，可加工直径85mm～1000mm，模数1mm～8mm，±40°螺旋角以内的齿轮。该机床的加工范围可覆盖Reishauer公司先前该系列所有产品，他拥有功能强大的软件，能够自动生成适和现有齿轮加工的变量参数。Reishauer公司可为用户提供快速、高效的柔性化的多功能工件自动上下料装置，大大缩短工件更换时间。

图4 RZ1000磨齿机

RZ1000、RZ800、RZ630磨齿机系列产品配置有自适应主轴控制系统。两轴NC砂轮修整单元适合于莱斯豪尔公司所有机床的多种形式的线性修整、以及采用金刚滚轮进行的整个齿廓的成形修整。该机床允许使用第三个方自动上下料系统，从而能够更加方便、快捷地从磨削区域更换标准的磨削主轴或者工装夹具，从砂轮架上更换砂轮；快速将普通修整工具更换为多功能数控修整单元。

RZ1000磨齿机操作界面窗口具有实时数据输入功能，能够实现机床在线加工优化操作；显示支持机床所有重要功能的诊断系统，包括与外部网络联接的可行性；显示支持简单加工分析的诊断系统及误差检测图像辅助分析诊断系统；在通过Reishauer的工艺软件进行机床设定和工艺数据输入时提供操作协助；具有工作轴监测 （SIEMESN安全集成）的综合安全功能，以保护操作者和机床的安全；通过电子手轮可移动相关调整部件及驱动轴；该机床具有计算机辅助调整工艺。

5．Hǒfler龙门型磨齿中心磨齿技术另一发展趋势

Hǒfler新型PORTA型龙门型结构的磨齿机是世界上第一台龙门型结构的成形砂轮磨齿机。其设计原则是将磨齿机的磨头置于龙门型框架上，根据工件尺寸和磨削冲程不同配置不同的床身，按不同组合变换，向市场提供不同规格的机床，如内齿轮磨齿机，加工范围直径800mm～3400mm；龙门磨齿中心，可加工直径800mm～3400mm的内齿，直径3500mm以下的外齿轮；外齿轮磨齿机，可加工直径2000mm以下的齿轮。

随着这种新型结构磨齿机的研发成功，可实现在同一台机床上完成全套太阳轮、行星齿轮以及圆柱形齿轮的精密磨削加工。只通过操作按钮就能完成大型内齿轮、外齿轮、太阳轮及行星齿轮的精密磨削加工，省去了大量的夹具更换，大大减少辅助时间。

该机床的龙门型框架及床身均采用矿物质铸件，可隔热，防振。各主要运动轴、工作台和工件台采用双面静压导轨，大大提高机床精度稳定性，保证磨削工艺的优势。

龙门型磨齿中心的特点是在无需更换磨头的情况下可快速进行磨削内齿轮及外齿轮的转换。砂轮直径最大为400mm，驱动电机功率为30kW；大功率冷却液系统确保平稳高效磨削无烧伤。可选配Hǒfler公司研发的万能齿轮在线检测系统及测头，实现随机测量。测量结果可在屏幕上显示，还可打印出测量结果。若测量结果超标，机床会自动修整。作为专业的磨齿机制造商根据多年的经验成功地开发出了在线测量系统，大大提高了机床的自动化程度。

6．三菱重工的内齿轮精密高效磨齿机Z120A

为了满足市场对行星齿轮热处理后硬齿面精密加工提出新的要求，解决批量生产情况下热处理后内齿轮精密磨削问题。三菱重工在成熟的ZEl5A外齿磨齿机基础平台上特地推出了新型精密高效内齿圈高效磨齿机Z120A（图5）。该机床采用多头蜗杆陶瓷砂轮以展成磨削方式专门用来解决批量生产的汽车内环形齿轮件进行经济的硬齿面精加工问题。

图5 精密高效磨齿机Z120A

该机床科加工直径200mm以下，模数小于3mm，齿倾角40°以内的齿轮。机床采用高速展成磨削法，对砂轮和工作台进行精密同步控制。砂轮和工件轴之间的轴交叉角设置在10°以上，以在磨削点获得较高的滑动速度，砂轮为 “桶形”。采用陶瓷蜗杆砂轮，借助于CNC修整器可实现在线快速成形和修整。砂轮和工作台采用力矩电机直接驱动技术，最大转速分别达到15000r／min和6000r／min。机床使用非接触式传感器和内置的AE（声发射）传感器，实现齿轮自动对中功能。可以通过数值分析对砂轮齿形进行编程，并借助3D CAD使用模拟工具来检查砂轮和工件之闻的接触及干涉的方法装置。在出现齿面误差时可快速修改磨削动作或修形动作，确保齿轮加工精度。