现代机床加工技术和生产战略平台

在齿轮加工生产中,工程师们已可以将各种齿轮组装成复杂的齿轮传动系统,想要达到最高的精度和越来越高的生产率,一直是人们所面临的严酷问题。而采用现代的机床加工技术和生产战略平台,是可以达到这两个目标的。

在100多年前,采集海绵的潜水员,在Greek island Anticythera附近的沉船上,发现了一种古老的机械机构及其他物件,根据该“机构复原图”,没有人会怀疑他们手中所掌握的是一件什么样的宝贝。从外表来看,该物件只不过是一个机械装置遗留下来的一块废金属而已,但却已在海底埋藏了2000多年。直到70年前,借助X射线再一次发现了该物件的内部工作机理,现在人们将其称之为“来自Anticythera的机械机构”(图1)。

图1 在Anticythera附近沉船上发现的古代机械机构
残骸(左下图)和带有四辐主驱动轮残骸的正面(左
上图),以及Anticythera机械机构复原重建图(右图)

从图中可以看到,将一系列的齿轮组装在一起以后可构成一套复杂的齿轮系统,从而可显示出行星齿轮及其他齿轮位置。研究人员感到十分吃惊,但没有人相信当时的工程师们能够制造出如此复杂的齿轮系统。因为除了需要懂得大量的机械学知识和技术之外,还需要掌握大量的工艺技术来生产各个零部件,特别是加工如此质量的齿轮部件。

高精度齿轮的大批量生产

在创建“这些机械机构”2000多年以来,齿轮的加工生产已经发生了质的改变。最近,通过工业革命,机床制造商正面临大批量加工生产齿轮的任务,要求其达到最高的精度,这是他们今天所面临的一大挑战。正如安装在全世界汽车上现代齿轮那样,不使用最现代化的机床技术来加工生产是无法想象的。尽管齿轮是汽车传动系统中的最重要部件,可为汽车提供最佳的驱动效率和最大的能源效益。但是,对于这些齿轮的制造来说,不但需要达到微米级的极高加工精度,更需要确保加工速度,从而达到机床的高生产率。

图2 VLC 200 H型立式取件式滚齿
机,用于直径200mm以下的工件加工nextpage

目前Emag公司提供的VLC 200 H型机床,由于将滚齿技术与Emag公司的立式取件系统结合在一起,完全达到了上述的生产率要求。VLC 200 H型机床是通过Emag集团的Koepfer专业滚齿和齿轮公司以及公司的滚齿和齿轮加工专家之间的共同合作生产的,这是机床制造专业人员技术互相结合的理想产物。这一滚齿技术是滚齿机几十年来的研究、制造和生产成果,确保了齿轮生产的最高质量。

通过立式取件系统,可缩短二次辅助时间和确保最短的加工处理时间。再加上其已有的O式自动化配套系统和机床自带的自动装卸系统,确保了零件的最佳流通速度。直径200mm和模数4以下的齿轮可以通过这样的方法在较短的加工时间内完成干式铣削加工,进而清除立式机床上所产生的灼热切屑,使它们能够通过自由落体方式落入到切屑传送带上。

图3 VLC 200 H型机床的设计适于直
径200mm和模数4以下的轮型工件加工

主机的低振动床体采用矿物类聚合物混凝土,使机床具有最佳的加工性能,并可提供最高的元件加工质量,同时可以在加工区域的外边,配套选用一种附加的质量监控检测传感器。

图4 机器的拾取工作主轴用于完成工件的装/卸载

成功采用战略性加工平台

VLC 200 H型机床是在Emag公司新型模块式结构的立式取件式机床基础上建造的,并成功地将来自汽车领域的加工平台应用到了该机床的制造之中。Emag公司所有模块式结构机床都采用同样的建造结构,不但优化了零部件的配置战略,而且简化了较大生产系统的计划,使其成为了现实。即使是单体独立的形式,立式取件式滚齿机也是一种令人印象深刻的生产系统。当这类机床组成一套链式加工系统时,就会显示出其强大的模块式结构的特点。由于其采用了集成式自动化系统,只需要中央传送带和使用传输定向设备就可组成链式加工系统。例如VLC 200 H型机床可很容易地与其他模块式结构的机床配套,例如与VL 2型机床(用于毛坯件车削加工)和VLC 100 D型机床(用于大毛刺和倒角加工)配套,组成一套生产系统,从而实现从齿轮毛坯件加工到精加工的完整的成套生产系统。即使在今天,工程师们仍然像他们2000年以前的同行那样,在寻求齿轮制造和生产的最佳解决方案。而他们因为有了Emag公司的VLC 200 H型机床,所以生产齿轮要容易得多。

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