山特維克可樂滿CoroMill 176高效齒輪滾削加工解決方案

山特維克可樂滿公司供稿

在一個(gè)項(xiàng)目確立前期，有許多環(huán)節(jié)需要評估，其中對于完成年產(chǎn)能的設(shè)備數(shù)量估算則是投資成本最大的一塊，而如何去計(jì)算設(shè)備所需數(shù)量是整個(gè)項(xiàng)目成敗的關(guān)鍵；隨著訂單的增加，原有的產(chǎn)能變?yōu)槠款i，投資新設(shè)備是大多數(shù)廠家的選擇，但新設(shè)備的交期、設(shè)備的昂貴投資也是一個(gè)極大的阻礙。其實(shí)通過提高設(shè)備利用率，可以輕松解決上述問題。

原有滾齒加工技術(shù)經(jīng)過幾十年的發(fā)展已經(jīng)到達(dá)了頂峰，即使是使用了涂層技術(shù)或粉末冶金技術(shù)，其發(fā)展仍滯后于其他可轉(zhuǎn)位刀具，例如面銑、高速鉆等，更不用說是對付難加工材料。大多數(shù)滾刀還需要切削液或油，所帶來的后續(xù)處理成本也會(huì)越來越高。

可轉(zhuǎn)位滾刀的切削原理與普通高速鋼滾刀完全相同，就是把高速鋼的每個(gè)切削齒改成可更換的刀片，這樣就無需修磨、重涂?？赊D(zhuǎn)位滾刀利用刀片加涂層技術(shù)，可以大幅提升加工線速度，在滾削加工中線速度的提高與加工效率成正比，直接縮短了單件的加工時(shí)間。

對于不同的模數(shù)，其法向齒槽的大小也相差甚遠(yuǎn)。我們通過對可轉(zhuǎn)位刀片的成本分析得知，模數(shù)10正是一個(gè)性價(jià)比的分界點(diǎn)，即模數(shù)3～10。我們選擇整片刀片形成滾刀齒型，對于10模及以上則采用左右兩刀片接成滾刀齒型（見圖1）。

齒輪檢測有多項(xiàng)指標(biāo)，其精度也受眾多因素的影響。保證滾刀自身的制造、安裝精度對加工出高精度齒輪至關(guān)重要。整體滾刀由于是一次安裝刃磨成形，各項(xiàng)指標(biāo)相對容易達(dá)到，而可轉(zhuǎn)位滾刀則要分別考慮刀體精度、刀片精度及裝配精度，刀片之間還要有良好的互換性。實(shí)現(xiàn)這些需要建立在現(xiàn)代加工技術(shù)上。

對于模數(shù)10及以下滾刀采用整體刀體，在數(shù)控機(jī)床上一次加工成形。加工、檢測及使用時(shí)也采用同一檢測環(huán)，精度可控制在0.01 mm以內(nèi)。刀片定位沒有采用傳統(tǒng)的螺釘，而是通過iLock技術(shù)的刀片底面的V形導(dǎo)軌及刀片后面來實(shí)現(xiàn)定位，并通過楔塊來夾緊（見圖2）。

這種結(jié)構(gòu)也可以實(shí)現(xiàn)刀片的快速更換，只需扭轉(zhuǎn)楔塊螺釘2圈即可實(shí)現(xiàn)刀片拆卸和安裝。刀片全周精磨，重新安裝后的誤差可控制在0.01 mm以內(nèi)。

由于Coromill 176刀片的兩側(cè)都是切削刃，相比于傳統(tǒng)可轉(zhuǎn)位滾刀采用的左右搭接刀片來形成一個(gè)齒槽的方式，多了一倍的有效齒，這使得CoroMill 176可以采用更高的工作臺(tái)進(jìn)給。同時(shí)也可以獲得更優(yōu)的齒廓漸開線型（見圖3）。

下面我們用客戶的實(shí)際案例來分析一下單件齒輪的加工成本。通常來講大部分成本是由單件材料成本+單件加工的刀具成本+單件加工的機(jī)床成本等構(gòu)成，而材料成本相對是固定的，所以我們只比較后兩種成本。

客戶采用雙頭滾刀加工模數(shù)6齒輪的生產(chǎn)節(jié)拍為30 min一件?？蛻舨捎脝晤^可轉(zhuǎn)位滾刀的生產(chǎn)節(jié)拍為10 min一件。

圖1

圖2

圖3 左側(cè)相對右側(cè)為一倍有效齒數(shù)

那么我們通過附表可以計(jì)算出年成本的構(gòu)成。雖然單件加工的刀具成本增加很多，但單件加工機(jī)床成本降得更多。綜合起來單件成本降低了17%，這還沒有考慮切削液所帶來的節(jié)約。通過對單臺(tái)機(jī)床的效率提升，提高其產(chǎn)能。在項(xiàng)目投資初期就可以減少機(jī)床的投資數(shù)量，在滾齒生產(chǎn)成為瓶頸時(shí)，也無需等待新機(jī)床的到位。

兩種滾齒加工的成本分析表