多任务机床无需专用滚齿机即可执行多个齿轮切削加工,为多品种齿轮生产商提供了更高的灵活性。

多工艺或多任务机床通常被认为是在单个机床内结合了铣削、车削和磨削等操作的机器。多任务机器也可能执行的更集中的金属切削操作是齿轮切削。

但是,什么时候在更通用的 CNC 机床上进行齿轮切削比传统的专用滚齿机更有意义?我与 Mazak 高级应用工程师 Mike Finn 和 Cyber​​tec 混合多任务经理 Joe Wilker 进行了交谈以找出答案。我们讨论了 Mazak Integrex i-630V AG Hybrid 多任务机床,该机床旨在通过 CNC 铣削和车齿切削齿轮。

滚刀还是不滚刀

i-630AG 多任务机中的 ID 车齿

多任务机器受益于能够在单个设置中执行多个加工操作。在这里,我们看到 Integrex i-630AG 使用车削操作将齿切入零件的
ID。图片来源:马扎克

尽管专用滚齿机是制造金属齿轮的主要生产方法,但近年来,随着客户需求的变化,该工艺面临来自铣削和车齿的竞争。准时制和精益制造理念使许多传统齿轮客户避免保留大量库存,这导致许多行业的订单规模较小。

虽然滚齿是最快的齿轮制造方法,但它的经济可行性对于多品种、小批量工作的车间来说是值得怀疑的。根据 Finn 的说法,多任务机器的灵活性弥补了速度上的差异。“虽然特种齿轮机最适合生产数万个单个零件的大批量齿轮应用,但权衡是一旦工作结束,这台特种齿轮机会发生什么,”他说。“像 i-630AG 这样的多任务自动齿轮机器可以很容易地转换到新的工作,甚至是不同的过程。”

使用 CNC 铣床或多任务机床很容易转换到新工作的原因很简单:虽然滚刀的设计必须考虑到轮齿的最终轮廓,但单个立铣刀可以切削大量的轮齿几何形状,而无需需要改变。规模经济意味着多品种、小批量的商店将更多地使用可以切割许多特征的 CNC 立铣刀的工具,而低品种、大批量的商店将更多地使用少数几款可以更快地生产相同齿轮的滚刀。

用 i-630AG 多任务机铣齿

多任务 AG
机床上的铣削齿轮为用户提供了灵活性。立铣刀可用于加工多种特征,这意味着它们可用于具有齿轮特征的复杂零件以及小批量工作。图片来源:马扎克

多任务机床的另一个吸引力是它们能够在一次卡盘中完全加工带有花键或齿轮齿的零件。用户无需为齿轮特征和铣削或车削过程使用不同的机器,而是可以在一次设置中生产完整的产品。这减少了车间工人必须花费在装卸机器上的时间,使它们在小批量中更具竞争力。

根据 Finn 的说法,我们也不能忽视不同流程之间的转换。“一台多任务自动齿轮机床可以快速从齿轮车削到滚齿再到齿轮铣削,”他说。“这使用户能够更快地生产具有多种功能的复杂齿轮。”

五轴灵活切齿

据该公司称,i-630AG 能够进行五轴加工,旨在生产大型复杂零件。此外,它可以使用最大直径为 10.24 英寸、最大长度为 19.69 英寸的切削工具加工硬化钢等难加工材料。由于大型、复杂的齿轮非常适合低混合、大批量的工作,它在其利基市场中能够胜过专用滚齿机。

根据 Wilker 的说法,多任务机器还有其他特定的好处。“与同时使用滚齿机和铣床相比,使用多任务机床简化了编程,”他说。此外,它还可以进行过程中的齿轮测量,从而更容易避免报废。根据 Wilker 的说法,“可以通过一次卡盘来保持与齿轮齿相关的基准点,从而提高零件精度。”

i-630AG 多任务机中的外径车齿

每个机加工车间都必须对如何进行采购做出自己的经济计算。对于一些人来说,客户订单的批量大小可以证明投资专用滚齿机是合理的。然而,能够在不更换机器的情况下铣削复杂特征的同时车削外径的灵活性将吸引其他人。图片来源:马扎克

在 i-630AG 中,C 轴和 B 轴都使用旋转轴刻度反馈进行监控,并且两者都是同步的,以防止主轴速度的波动产生不合格的零件。该机器使用 Mazak 的 Mazatrol SmoothAI 控制并包括 Smooth Gear Cutting 软件,如果铣削或车削主轴偏离目标速度,该软件会自动调整切削参数。“由于机器的同步,我们提高了生产力,”Wilker 说。“此外,热处理材料可以用硬质合金刀具切割,并根据机器模型切割从小到大/重内径或外径的齿轮。”

据该公司称,机器的控制旨在使用户能够在机器上完全编程作业,而不是离线或在专用的 CAM 系统上。“这让用户可以创建一个完整的零件程序,包括在机器控制上进行车削、钻孔、铣削和齿轮加工,而无需额外的软件和零件模型。” 对于担心完全在机床控制上进行编程的用户,可以通过控制上可访问的刀具路径模拟来验证每个齿轮切削模块。

对于机械车间来说,在发展业务时依赖旧的正统观念是危险的,正如我们在这台机器上看到的那样。虽然经验可以很好地指导车间,但重要的是要冷静地询问零件的加工方式并决定这是否仍然是前进的方向。曾经生产力和精度是衡量机器价值的唯一标准,但似乎越来越多的商店正在执行这种计算,并得出结论认为灵活性对他们的成功至关重要。

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