使用PITTLER SkiveLine刮齒機(jī)床——實(shí)現(xiàn)商用車零件的低變形和高效率生產(chǎn)
行星齒輪箱的歷史可以追溯到18世紀(jì)初，當(dāng)時(shí)蘇格蘭工程師威廉·默多克(William Murdoch)發(fā)明了這種齒輪結(jié)構(gòu)，以提高蒸汽發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳動(dòng)比，用來降低錫礦的地下水水位。在現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)技術(shù)中，行星齒輪在今天仍起著至關(guān)重要的作用。無論是在自行車、汽車、還是在商用車上，或者是在機(jī)械工程領(lǐng)域的電動(dòng)機(jī)等應(yīng)用中，都有廣泛的應(yīng)用。其緊湊的結(jié)構(gòu)和在車輛中的各種驅(qū)動(dòng)器和發(fā)電機(jī)之間建立強(qiáng)制鎖定連接的能力，使其成為在混合動(dòng)力車輛和全電動(dòng)車輛中傳遞扭矩的理想裝置。近年來內(nèi)齒環(huán)和外齒環(huán)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求越來越高，制造商生產(chǎn)能力面臨著非常大的挑戰(zhàn)。PITTLER T&S(PITTLER機(jī)床公司)以PITTLER SkiveLine刮齒機(jī)床為基礎(chǔ)，為齒環(huán)零件的熱前加工提供了引領(lǐng)潮流的、端到端的全序加工解決方案，為汽車零部件領(lǐng)域一級(jí)供應(yīng)商的大批量內(nèi)齒環(huán)生產(chǎn)訂單提供了有力支持。
齒環(huán)和行星齒輪組一般都要求具有緊湊、輕盈、強(qiáng)勁和精密等幾個(gè)特征。鑒于上述要求，最敏感的零件必須以最高精度和最佳成本效益制造。這兩個(gè)屬性都?xì)w因于零件的薄壁結(jié)構(gòu)，以及在內(nèi)徑和外徑上生產(chǎn)凹槽、油孔或潤滑腔的一系列工藝，需要實(shí)現(xiàn)這些特別苛刻的加工要求。一家全球領(lǐng)先的商用車制造商聯(lián)系了DVS集團(tuán)成員PITTLER T&S，旨在使現(xiàn)有生產(chǎn)線更加高效和經(jīng)濟(jì)。需要特別強(qiáng)調(diào)的是，必須實(shí)現(xiàn)此前數(shù)量較多的六個(gè)工序的大力精簡。
6個(gè)工序減少到2個(gè)
經(jīng)過幾次成功的試驗(yàn)，這家位于黑森州迪岑巴赫市的具有豐富經(jīng)驗(yàn)的車削和齒輪加工機(jī)床制造商，在其生產(chǎn)現(xiàn)場以最優(yōu)化的復(fù)合工藝得到了客戶的認(rèn)可和贊許。PITTLER基于其SkiveLine刮齒機(jī)床，開發(fā)了端到端的生產(chǎn)工藝，涵蓋了熱處理之前從車削到齒輪加工的所有工藝，包括PITTLER SKIVING刮齒技術(shù)。
OP10包括了工件外徑上的車削，齒輪加工和鉆孔工藝。OP20則集成了PITTLER SKIVING刮齒技術(shù)用于內(nèi)齒加工，以及所有內(nèi)腔臺(tái)階和溝槽的車削。因此，在后續(xù)氮化處理以后，工件可以直接用于裝配。如果擁有兩臺(tái)SkiveLine刮齒機(jī)床，并配有自動(dòng)上下料裝置，就可以實(shí)現(xiàn)整個(gè)零件的全序加工。與單臺(tái)機(jī)床加工工藝相比，可以將多個(gè)單機(jī)工藝步驟整合到兩序中，優(yōu)化了循環(huán)結(jié)構(gòu)，提高了總的生產(chǎn)效率。該工藝的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：盡管實(shí)際切削時(shí)間差別不大，但輔助時(shí)間大大縮短。
夾緊系統(tǒng)解決方案
夾具的合理設(shè)計(jì)對(duì)于高精度加工至關(guān)重要。這個(gè)問題在DVS集團(tuán)的夾具業(yè)務(wù)部門DVS SPANNTECHNIK和PITTLER的共同努力下得到了解決。“第一次試加工的結(jié)果已經(jīng)表明，工件壁厚具有非常重要的意義，因?yàn)楣ぜ庸ひ院蟊诤駥⒆兊梅浅１。?rdquo; PITTLER的刮齒技術(shù)產(chǎn)品經(jīng)理Omar Sharif先生說。“傳統(tǒng)的夾緊方式會(huì)在加工過程中使工件產(chǎn)生過度的夾持變形。這種情況下產(chǎn)生的徑向跳動(dòng)幾乎沒有可能達(dá)到規(guī)定的最終精度要求，“他總結(jié)道。
相反，在第一序(OP10中)，在一個(gè)固定主軸上夾緊工件。主軸先從工件內(nèi)部完成工件徑向定心，然后通過三個(gè)軸向拉爪以軸向10,000 N的力將工件固定。這種特殊的夾持方案有助于將夾緊時(shí)的徑向變形減小到僅2μm。第二序操作也同樣產(chǎn)生了類似的成功結(jié)果，在自動(dòng)化單元以正確的方向?qū)⒐ぜ腿爰庸^(qū)后，由DVS SPANNTECHNIK設(shè)計(jì)的六爪薄膜卡盤將在其外徑位置夾緊工件。
夾緊力通過每個(gè)夾爪上的兩個(gè)點(diǎn)作用在工件上，將夾緊變形減小到4μm。除此之外，考慮到加工過程中材料釋放的應(yīng)力以及刀具和加工誤差，總的來說，由于采用了創(chuàng)新的夾緊系統(tǒng)，內(nèi)齒的徑向跳動(dòng)誤差可降至僅40μm。
威廉姆默多克(William Murdoch)當(dāng)時(shí)可能也只是夢想著能有這樣一個(gè)精確而有效的解決方案來生產(chǎn)行星齒輪組部件。而現(xiàn)在，這家商用汽車制造商從新的生產(chǎn)線上獲益良多：設(shè)備臺(tái)份少了，操作步驟少了，操作人員少了，加工內(nèi)齒環(huán)的效率和精度卻大幅提升了。