齒輪制造的專業(yè)性要求不再像以前那么高。這一說法來自一個機床工具生產(chǎn)商，據(jù)說它提供世界上第一個能夠進行強力刮齒的臥式加工中心，加工中心采用嚴格的齒塑形工藝，即工件和工具按照持續(xù)接觸的方式，以接近完美的形式同步旋轉(zhuǎn)，并且保持精確定義的嚙合角。加上臥式配置能夠顯著減少設(shè)置工作量，據(jù)說這種刮齒工藝能在一次設(shè)置后加工出最完美的齒輪。
JTEKT Toyoda Americas公司和豐田汽車公司起源于同一家企業(yè)，在制造汽車部件的機械齒輪方面有著很深的根基。在GS系列強力刮齒HMC中，這些經(jīng)驗體現(xiàn)在了一種控制裝置中，但裝置目前只能用于凸輪軸和曲軸研磨專用的機床。提到剛性HMC平臺和GC70數(shù)控加工機床的高速主軸同步功能的結(jié)合時，生產(chǎn)經(jīng)理William Terry表示：“我們將一項經(jīng)過證實的技術(shù)與另一項經(jīng)過證實的技術(shù)組合起來。”
與墓碑式夾具或其他固定工具不同，GS系列HMC采用能夠在270°范圍內(nèi)調(diào)整的工件夾緊主軸，確保刮削工具和工件之間形成合適的夾角。采用這種可調(diào)整主軸，還可以通過操作兩根主軸方便機床在40位置自動換刀裝置，包括端銑刀、鉆頭、開槽工具和進行對稱圓形車削的單點工具接觸到零件。這種機床配置加強了通常由10臺或更多專用設(shè)備組成的生產(chǎn)線，幫助制造商高精度確定關(guān)鍵零件的特性，無論是設(shè)備相互之間或相對于任何其他關(guān)鍵基準的特性數(shù)據(jù)。“我們至少可以切割五種大多數(shù)工藝無法切割的機床。”Terry說道。實際上，使用單個夾持裝置可以對齒輪進行撤銷、內(nèi)部和外部刮齒、外圍研磨或鉆孔，甚至倒角和去毛刺工藝，而這些工藝可能需要專業(yè)設(shè)備才能完成。“這意味著層壓結(jié)構(gòu)誤差為零，每種特性、每個尺寸、每個容差都是同心的。”
圖1 作為一項保持接觸的工藝，強力刮齒比齒輪塑形更為高效，兩者均是采用相似的多齒工具在切口內(nèi)外振動進行加工。強力刮齒比滾齒更靈活，兩種工藝類似，但滾齒僅局限在外部齒輪的齒和單件刀具。相比之下，GS系列機床40種位置的ATC可以容納多個車齒刀、鉆頭、端銑刀和其他工具
從精度上講，測試證明機床能夠可靠地重復(fù)生產(chǎn)符合美國齒輪制造商協(xié)會(AGMA)Q11質(zhì)量標準的齒輪。Terry表示，該標準并非強制規(guī)定，業(yè)內(nèi)的用戶必須在質(zhì)量和生產(chǎn)率之間自己找到平衡。“如果您要求每個零件都符合AGMA 14或15標準，不希望在粗加工工藝上浪費時間，可以直接將零件從機床上取下來，然后放到研磨機上。如果您對工具壽命和周期時間要求較高，可以將機床加工過的齒輪直接作為成品。”
無論用戶的要求如何，有效的刮齒都是從保證剛度開始。多齒工具和工件寬邊保持接觸可以產(chǎn)生“巨大的力”。即便實際情況不是這樣，兩個快速旋轉(zhuǎn)、相互配合的主軸也不會允許刮削工具的夾角和進料速率與規(guī)定值發(fā)生太大偏差。輕微的顫動就足以導(dǎo)致幾何形狀與規(guī)范不符。
“為了避免顫動，你要使用巖石或鐵對固定零件的所有裝置進行包覆固定。”Terry提到所有公司的HMC通用的鑄鐵結(jié)構(gòu)時說。與它們所基于的FH-J模型類似，GS系列HMC也在主軸前后使用兩行陶瓷軸承，并在所有軸上使用大號滾子軸承。事實上，除了采用工件夾緊主軸和缺少托盤系統(tǒng)之外，GS系列機床與FH-J系列設(shè)備的最顯著區(qū)別在于玻璃分劃尺和高質(zhì)量軸驅(qū)動。
同步兩個快速旋轉(zhuǎn)的主軸主要由GC70數(shù)控加工機床和機床的Toyopuc可編程邏輯控制器完成。“重點在于加工速度——在完全同步的環(huán)境下控制多個軸的能力。”Terry提到這些系統(tǒng)的組合時說，“我們在等待要去除的材料，而不是在等待能夠捕捉物理學特性的電子裝置。”
快速加工對于確保正確同步和在實現(xiàn)HMC刮削成本效益的速度下完成同步非常重要。對于零件，GS系列提供的工件旋轉(zhuǎn)速度達到3000?r/min，而工具旋轉(zhuǎn)速度達到6000?r/min。Terry強調(diào)，這一轉(zhuǎn)速足夠快，可以使用硬質(zhì)合金工具，而非高速鋼。同時，設(shè)備具有靈活性，不僅能提升工作效率，還能選擇齒輪質(zhì)量和生產(chǎn)速度的平衡。耐用的硬質(zhì)合金工具在較低進料速率下進行切割會花費更多時間，加工出更為平整的表面。
數(shù)控加工機床還使用了專門針對(僅用于)刮削功能的會話編程接口。系統(tǒng)通過一系列的角度和幾何圖形問題提示用戶輸入足夠多的信息，從而準確確定任何花鍵或螺旋或直齒輪(斜面齒輪、準雙曲面齒輪和蝸輪需要其他加工方案)。HMC除了具備靈活性之外，還能避免購買專用軟件，讓控制自己齒輪制造的任何操作變得更加簡單。“機床適用于大規(guī)模生產(chǎn)，但也非常適合加工車間。”Terry說。
JTEKT Toyoda Americas公司和豐田汽車公司起源于同一家企業(yè)，在制造汽車部件的機械齒輪方面有著很深的根基。在GS系列強力刮齒HMC中，這些經(jīng)驗體現(xiàn)在了一種控制裝置中，但裝置目前只能用于凸輪軸和曲軸研磨專用的機床。提到剛性HMC平臺和GC70數(shù)控加工機床的高速主軸同步功能的結(jié)合時，生產(chǎn)經(jīng)理William Terry表示：“我們將一項經(jīng)過證實的技術(shù)與另一項經(jīng)過證實的技術(shù)組合起來。”
與墓碑式夾具或其他固定工具不同，GS系列HMC采用能夠在270°范圍內(nèi)調(diào)整的工件夾緊主軸，確保刮削工具和工件之間形成合適的夾角。采用這種可調(diào)整主軸，還可以通過操作兩根主軸方便機床在40位置自動換刀裝置，包括端銑刀、鉆頭、開槽工具和進行對稱圓形車削的單點工具接觸到零件。這種機床配置加強了通常由10臺或更多專用設(shè)備組成的生產(chǎn)線，幫助制造商高精度確定關(guān)鍵零件的特性，無論是設(shè)備相互之間或相對于任何其他關(guān)鍵基準的特性數(shù)據(jù)。“我們至少可以切割五種大多數(shù)工藝無法切割的機床。”Terry說道。實際上，使用單個夾持裝置可以對齒輪進行撤銷、內(nèi)部和外部刮齒、外圍研磨或鉆孔，甚至倒角和去毛刺工藝，而這些工藝可能需要專業(yè)設(shè)備才能完成。“這意味著層壓結(jié)構(gòu)誤差為零，每種特性、每個尺寸、每個容差都是同心的。”
從精度上講，測試證明機床能夠可靠地重復(fù)生產(chǎn)符合美國齒輪制造商協(xié)會(AGMA)Q11質(zhì)量標準的齒輪。Terry表示，該標準并非強制規(guī)定，業(yè)內(nèi)的用戶必須在質(zhì)量和生產(chǎn)率之間自己找到平衡。“如果您要求每個零件都符合AGMA 14或15標準，不希望在粗加工工藝上浪費時間，可以直接將零件從機床上取下來，然后放到研磨機上。如果您對工具壽命和周期時間要求較高，可以將機床加工過的齒輪直接作為成品。”
無論用戶的要求如何，有效的刮齒都是從保證剛度開始。多齒工具和工件寬邊保持接觸可以產(chǎn)生“巨大的力”。即便實際情況不是這樣，兩個快速旋轉(zhuǎn)、相互配合的主軸也不會允許刮削工具的夾角和進料速率與規(guī)定值發(fā)生太大偏差。輕微的顫動就足以導(dǎo)致幾何形狀與規(guī)范不符。
“為了避免顫動，你要使用巖石或鐵對固定零件的所有裝置進行包覆固定。”Terry提到所有公司的HMC通用的鑄鐵結(jié)構(gòu)時說。與它們所基于的FH-J模型類似，GS系列HMC也在主軸前后使用兩行陶瓷軸承，并在所有軸上使用大號滾子軸承。事實上，除了采用工件夾緊主軸和缺少托盤系統(tǒng)之外，GS系列機床與FH-J系列設(shè)備的最顯著區(qū)別在于玻璃分劃尺和高質(zhì)量軸驅(qū)動。
同步兩個快速旋轉(zhuǎn)的主軸主要由GC70數(shù)控加工機床和機床的Toyopuc可編程邏輯控制器完成。“重點在于加工速度——在完全同步的環(huán)境下控制多個軸的能力。”Terry提到這些系統(tǒng)的組合時說，“我們在等待要去除的材料，而不是在等待能夠捕捉物理學特性的電子裝置。”
快速加工對于確保正確同步和在實現(xiàn)HMC刮削成本效益的速度下完成同步非常重要。對于零件，GS系列提供的工件旋轉(zhuǎn)速度達到3000?r/min，而工具旋轉(zhuǎn)速度達到6000?r/min。Terry強調(diào)，這一轉(zhuǎn)速足夠快，可以使用硬質(zhì)合金工具，而非高速鋼。同時，設(shè)備具有靈活性，不僅能提升工作效率，還能選擇齒輪質(zhì)量和生產(chǎn)速度的平衡。耐用的硬質(zhì)合金工具在較低進料速率下進行切割會花費更多時間，加工出更為平整的表面。
數(shù)控加工機床還使用了專門針對(僅用于)刮削功能的會話編程接口。系統(tǒng)通過一系列的角度和幾何圖形問題提示用戶輸入足夠多的信息，從而準確確定任何花鍵或螺旋或直齒輪(斜面齒輪、準雙曲面齒輪和蝸輪需要其他加工方案)。HMC除了具備靈活性之外，還能避免購買專用軟件，讓控制自己齒輪制造的任何操作變得更加簡單。“機床適用于大規(guī)模生產(chǎn)，但也非常適合加工車間。”Terry說。