KX 300 P 齒輪加工中心的成功案例不勝枚舉，已售出的 500 多臺(tái)機(jī)器證實(shí)了兼具高靈活性和高生產(chǎn)率的成功理念。新推出的 KNG 350 系列將繼續(xù)沿襲這一理念。在開發(fā)這個(gè)新機(jī)床平臺(tái)的過(guò)程中，我們敢于回顧過(guò)去，采用經(jīng)過(guò)驗(yàn)證的解決方案并對(duì)其進(jìn)行進(jìn)一步優(yōu)化，同時(shí)還徹底消除了現(xiàn)有的不足之處。
由此形成了一個(gè)復(fù)雜的模塊化系統(tǒng)，能夠在一個(gè)基礎(chǔ)上呈現(xiàn)不同的機(jī)床設(shè)計(jì)概念。通過(guò)三種不同的刀具和工件驅(qū)動(dòng)器配置，可以最大程度地滿足客戶的要求。
圖 1：齒輪加工中心 KNG 350 Flex
機(jī)床設(shè)計(jì)
KNG 350 系列基于緊湊、優(yōu)化的機(jī)床設(shè)計(jì)理念，適用于小批量到大批量生產(chǎn)直徑不超過(guò) 400 毫米的齒形工件。集成的環(huán)形上下料裝置可確保最短(最多 5 秒)的非生產(chǎn)時(shí)間，既可加工內(nèi)孔工件，也可加工長(zhǎng)度達(dá)600 mm 的軸形工件。
從手動(dòng)上下料，到簡(jiǎn)單的料盤傳送帶，再到復(fù)雜的機(jī)械手解決方案，該設(shè)計(jì)為工件上下料提供了充分的靈活性。
圖 2：靈活的機(jī)械手上下料
功能全面且符合人體工程學(xué)的機(jī)床設(shè)計(jì)與易于使用的 KN grind 操作界面相結(jié)合，為磨削項(xiàng)目的設(shè)置和優(yōu)化提供了支持。減少非生產(chǎn)時(shí)間也受到高度重視。因此該系列的特點(diǎn)是換型時(shí)間短，這主要是通過(guò)智能組件(智能工裝)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。加工過(guò)程監(jiān)控、工件追溯和在線質(zhì)量保證是符合工業(yè) 4.0 標(biāo)準(zhǔn)的加工設(shè)備不可或缺的組成部分。
這臺(tái)機(jī)床不僅因其出色的設(shè)計(jì)(iF 產(chǎn)品設(shè)計(jì)獎(jiǎng))而令人印象深刻，而且在節(jié)能方面也在不斷進(jìn)步。液壓功能被減少到最低限度，由一個(gè)可控泵裝置覆蓋，氣動(dòng)功能在很大程度上被電力驅(qū)動(dòng)器所取代。此外，如果考慮到機(jī)床的整個(gè)生命周期，將床身從鑄鐵改為聚合物混凝土后，機(jī)床的總二氧化碳當(dāng)量也有所降低。這些方面正變得越來(lái)越重要，尤其是對(duì)原始設(shè)備制造商而言。
長(zhǎng)期合作伙伴Scania斯堪尼亞公司(位于瑞典斯德哥爾摩省的南泰利耶市)的評(píng)估就是一個(gè)很好的例子。負(fù)責(zé)保養(yǎng)的 Anders Urefors 從KX 300 P機(jī)床開始就一直關(guān)注著它的技術(shù)發(fā)展。在機(jī)床的技術(shù)驗(yàn)收階段，也就是第一次接觸到 KNG 350 的過(guò)程中，臉上露出了滿意的神情。過(guò)去應(yīng)客戶要求單獨(dú)實(shí)現(xiàn)的功能，如高度可調(diào)的控制面板，現(xiàn)在已成為標(biāo)準(zhǔn)配置。現(xiàn)在，即使打開操作門，也能更接近工件軸和刀具軸。連同工件特定刀具的快速更換系統(tǒng)，為機(jī)床換型設(shè)定了新的標(biāo)準(zhǔn)。顯而易見(jiàn)，在開發(fā)這款機(jī)床時(shí)，人體工程學(xué)和實(shí)用性是其規(guī)范中的重中之重。
“Lessons learned”(吸取了教訓(xùn))，是這位向來(lái)謹(jǐn)慎的瑞典人的評(píng)論，同時(shí)伴隨著輕松的笑容。
沒(méi)有比這更值得稱贊的了，所有參與項(xiàng)目的人都很清楚，如果 Anders 滿意，那么 SCANIA 斯堪尼亞公司也會(huì)感到滿意!
圖 3：最佳的可操作性
KNG 350 expert
新系列的開端是專門用于展成磨削齒輪的 expert(專家)機(jī)床。不帶反向支座的磨削主軸設(shè)計(jì)已經(jīng)在 DYNAMIC 機(jī)床上得到了驗(yàn)證。自動(dòng) HSK接口可實(shí)現(xiàn)半自動(dòng)更換刀具，除了 expert 機(jī)型之外，該系列的其他機(jī)型也同樣采用了這一技術(shù)。
這類機(jī)床配備了功能強(qiáng)大的技術(shù)選項(xiàng)，例如齒輪的抗扭曲磨削，或通過(guò)使用組合磨削蝸桿來(lái)滿足更高的表面要求。通過(guò)選擇修整工藝，可以經(jīng)濟(jì)地滿足從單件生產(chǎn)(拓?fù)湫拚?到批量生產(chǎn)(多槽修整)的所有要求。該系列的所有機(jī)床都可配備集成測(cè)量裝置，可在機(jī)床內(nèi)進(jìn)行完整全面的齒輪測(cè)量，也可以針對(duì)可定義的齒輪特性進(jìn)行周期性測(cè)量。
KNG 350 flex HS
電動(dòng)汽車給齒輪加工行業(yè)帶來(lái)了新的挑戰(zhàn)。乘用車領(lǐng)域緊湊安裝空間內(nèi)的高功率密度以及精密自行車驅(qū)動(dòng)裝置的微型化，往往會(huì)導(dǎo)致不利于加工生產(chǎn)的工件幾何形狀。
迄今為止，帶有干擾輪廓齒輪的硬精加工主要是通過(guò)不連續(xù)的成形磨削或齒輪珩磨來(lái)實(shí)現(xiàn)的。原因很簡(jiǎn)單：對(duì)于有干擾輪廓的工件來(lái)說(shuō)，直徑為 300 mm 的普通蝸桿砂輪太大了。
但是與連續(xù)展成磨削相比，成形磨削和齒輪珩磨在生產(chǎn)率、經(jīng)濟(jì)效益或質(zhì)量穩(wěn)定性方面都存在不同的缺點(diǎn)。然而，只有通過(guò)更高的轉(zhuǎn)速才能實(shí)現(xiàn)更小的磨削蝸桿，以便使用更小的刀具直徑實(shí)現(xiàn)更高的切削速度。以往的機(jī)床設(shè)計(jì)理念無(wú)法滿足刀具驅(qū)動(dòng)和工件驅(qū)動(dòng)的高動(dòng)態(tài)要求。
KNG 350 flex HS 的特點(diǎn)是：即使采用如此小的刀具，也能獲得最高的磨削質(zhì)量和生產(chǎn)率。由于配備了 25,000 轉(zhuǎn)/分鐘的高速磨削主軸，可以用直徑55 毫米以上(展成磨削)或 20 毫米以上(成形磨削)的刀具磨削加工帶有干擾輪廓的齒輪。
KNG 350 flex
還能再來(lái)一些嗎?
當(dāng)一個(gè)機(jī)床生廠商提出這個(gè)問(wèn)題時(shí)，肯定與香腸無(wú)關(guān)。
目前齒輪的直徑范圍正在不斷擴(kuò)大，特別是在電動(dòng)商用車輛中。過(guò)去傳統(tǒng)卡車的變速箱傳動(dòng)齒輪直徑約為 300毫米，而現(xiàn)在的工件直徑有時(shí)會(huì)達(dá)到 350 毫米，在個(gè)別情況下甚至?xí)_(dá)到 400 毫米。機(jī)床 KNG 350 flex 通過(guò)直徑擴(kuò)展選項(xiàng)，可以滿足這個(gè)范圍的要求。
性能經(jīng)過(guò)優(yōu)化且?guī)в蟹聪蛑ё哪ハ髦鬏S，專為寬度不超過(guò) 200 mm 的大型蝸桿砂輪而設(shè)計(jì)，切削速度高達(dá) 100 m/s。這樣就能實(shí)現(xiàn)大模數(shù)工件的高效加工，并使用組合蝸桿進(jìn)行超精磨或拋光磨。
采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，在連續(xù)展成磨削時(shí)可以穩(wěn)定達(dá)到平均粗糙度 Rz = 2.5～3 µm 的表面質(zhì)量。對(duì)于更高的要求，可以采用具有兩個(gè)不同區(qū)域(一個(gè)區(qū)域具有標(biāo)準(zhǔn)粒度，另一個(gè)區(qū)域用于超精磨或拋光磨，具體取決于表面要求)的組合刀具。這也使得 Rz < 1 µm的粗糙度得以實(shí)現(xiàn)。因此顯著提高了齒面接觸比率，從而提升齒輪的最大承載能力。這種加工方法的另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：它可以集成到“單件流”的自動(dòng)化工藝鏈中，這在迄今為止常用的光滑打磨工藝中，是無(wú)法實(shí)現(xiàn)的。Kapp Niles 還有一個(gè)獨(dú)特之處，將拋光磨作為一項(xiàng)單獨(dú)的技術(shù)提供，例如在噴丸后才對(duì)齒輪進(jìn)行拋光加工。
圖 4：KNG 350 系列的不同刀具軸
另外還有兩個(gè)亮點(diǎn)凸顯了這款機(jī)床的靈活性。
通過(guò)磨削輔助軸，使用非常小的成形磨砂輪，最小的齒根圓都可以加工。即使砂輪直徑為 30毫米，集成的速比級(jí)也能實(shí)現(xiàn)高達(dá) 50 m/s 的切削速度。采用內(nèi)齒磨削裝置，可以加工漸開線內(nèi)齒齒輪，也可以加工特殊齒形。磨削輔助軸和內(nèi)磨臂都可以通過(guò)新的快速更換接口，直接在刀具主軸上迅速進(jìn)行安裝。
根據(jù)具體應(yīng)用，使用免修整刀具或可修整刀具，既可以采用展成磨削也可以采用成形磨削來(lái)加工小工件和大工件的外齒和內(nèi)齒。
這種類型的機(jī)床是名副其實(shí)的“flex”(靈活)，在磨削齒輪方面無(wú)可挑剔。
Ralf Dremel
Kapp Niles 技術(shù)性產(chǎn)品負(fù)責(zé)人