四年前的漢諾威EMO展會(huì)上，在全球觀眾面前，HOEFLER(霍夫勒)圓柱齒輪連續(xù)展成法磨齒機(jī)SPEED VIPER系列首次盛大亮相。

　　隨后在2018年夏天，首臺(tái)SPEED VIPER在車間落地，從此投入生產(chǎn)。用戶既有來自亞洲和北美的汽車制造商，也有面臨著產(chǎn)品不斷革新挑戰(zhàn)的小批量歐洲中型廠家。

　　因此，SPEED VIPER必須能夠滿足汽車工業(yè)中品類繁多的產(chǎn)品需求，并提供高生產(chǎn)效率，同時(shí)始終保證加工質(zhì)量和工藝穩(wěn)定性。

　　SPEED VIPER在實(shí)際應(yīng)用中證明了自己

　　自2017年推出以來，由技術(shù)研發(fā)和工程應(yīng)用部門專家組成的Klingelnberg(克林貝格)團(tuán)隊(duì)，已經(jīng)開展了一系列驗(yàn)收測試，針對來自用戶們幾乎所有場景的部件。

　　這對于機(jī)床開發(fā)而言意味著持續(xù)不斷的挑戰(zhàn)。驗(yàn)收工件覆蓋了SPEED VIPER全系列加工范疇，既包括使用液壓夾具裝夾的帶內(nèi)孔盤類工件，也包括軸類工件。其中一些使用液壓卡爪，或通過纖細(xì)的芯軸進(jìn)行裝夾。

　　通過合適的夾具和加工策略，可以使用連續(xù)展成法對眾多產(chǎn)品進(jìn)行磨削：從齒寬極小的精細(xì)部件，到重量優(yōu)化的薄壁嚙合工件，再到大規(guī)格重工件。

　　SPEED VIPER 180和SPEED VIPER 300的自動(dòng)化系統(tǒng)甚至能夠可靠又迅速地垂直裝卸工件。自動(dòng)化系統(tǒng)可以輕松應(yīng)對長達(dá)500mm的軸類工件——SPEED VIPER的軸向行程可滿足這類需求。與此同時(shí)，Klingelnberg(克林貝格)團(tuán)隊(duì)使用SPEED VIPER系列磨齒機(jī)成功覆蓋從1.3mm到5mm的模數(shù)區(qū)間。

　　自動(dòng)化系統(tǒng)的不同形式

　　當(dāng)然，機(jī)床的驗(yàn)收測試是在全自動(dòng)條件下進(jìn)行的(見圖1)。除了2017年出現(xiàn)的單臂或雙臂模式的CompactLoader概念外，也可根據(jù)用戶需求定制解決方案。

　　但CompactLoader依然保持了高水準(zhǔn)，并可以和SPEED VIPER系列以及VIPER 500系列磨齒機(jī)進(jìn)行組合。它僅需6秒換裝時(shí)間、一個(gè)離心工作站、一個(gè)SPC和NOK站點(diǎn)、一個(gè)內(nèi)部定高裝置。

　　圖1:SPEED VIPER的工件裝載概念:單工作臺(tái)和雙工作臺(tái)

　　對于單工作臺(tái)結(jié)構(gòu)的SPEED VIPER磨齒機(jī)，帶升降臺(tái)的傳送帶是一種經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的方案。通過升降臺(tái)將工件傳輸給內(nèi)部裝載臂，無需額外的卡爪。隨后裝載臂將工件放置在工作臺(tái)上，或者從工作臺(tái)夾取。傳送帶可選擇配備離心裝置，以便工件能以“干燥”的狀態(tài)離開機(jī)床，保證工廠的潔凈標(biāo)準(zhǔn)。

　　同樣地， BasicLoader是為滿足雙工作臺(tái)機(jī)型而開發(fā)的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠的自動(dòng)化方案。

　　不同于多軸的機(jī)械臂，BasicLoader使用了一個(gè)簡單的旋臂來夾取和放置工件。成本雖低，但這種簡化的自動(dòng)化系統(tǒng)所需的換裝時(shí)間同樣很短，大約需要20秒，比CompactLoader略長。

　　小結(jié)

　　適用于標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)

　　SPEED VIPER系列磨齒機(jī)現(xiàn)已成功覆蓋1.3mm至5mm的標(biāo)準(zhǔn)模數(shù)區(qū)間。從齒寬極小的精細(xì)部件，到重量優(yōu)化的薄壁嚙合工件，再到大規(guī)格重工件，自動(dòng)化系統(tǒng)可輕松應(yīng)對。

　　充分發(fā)揮Gear Designer的潛力

　　不僅在自動(dòng)化系統(tǒng)方面擁有無數(shù)重大突破。在工藝開發(fā)方面，SPEED VIPER系列磨齒機(jī)具備非常大的潛力。相當(dāng)多應(yīng)用都對表面質(zhì)量或可靠的幾何偏差提出了很高的要求。

　　通過將設(shè)計(jì)與生產(chǎn)分離開來，數(shù)碼雙生系統(tǒng)在這方面的優(yōu)勢盡顯：通過Klingelnberg(克林貝格)的Gear Designer，在設(shè)計(jì)階段即可將單純功能導(dǎo)向的齒面形狀和可加工的齒面形狀之間的幾何偏差用可視化方式展現(xiàn)出來。

　　圖2: 傳統(tǒng)磨削和拓?fù)淠ハ鞯膶Ρ?/p>

　　如果扭曲必須盡可能最小化或進(jìn)行精密調(diào)整，則使用拓?fù)淠ハ?見圖2)。所有這些都是提前在Gear Designer內(nèi)進(jìn)行的，無需借助實(shí)際磨削，即可對齒面影響進(jìn)行測試。在進(jìn)行驗(yàn)收和展示時(shí)，扭曲至多可減少96%，而加工時(shí)間僅增加15%。

　　Gear Designer可將磨削與拋光工藝進(jìn)行組合。為此需要使用兩段式蝸桿砂輪，一段是傳統(tǒng)的陶瓷材料用于磨削，另一段是合成材料用于拋光。所需技術(shù)參數(shù)由Gear Designer定義。

　　根據(jù)使用的技術(shù)和砂輪規(guī)格，可以將粗糙度降低到Ra<0.1μm，Rz<0.8μm。磨削和拋光工藝同樣可應(yīng)用于齒面的拓?fù)湫拚?/p>

　　更多靈活的自動(dòng)化可能性，更多數(shù)字化界面和接口：SPEED VIPER的潛力在不斷增長。

　　汽車齒輪的加工數(shù)據(jù)

　　與GearEngine進(jìn)行整合

　　另一個(gè)重要步驟是將SPEED VIPER機(jī)床與Klingelnberg(克林貝格)的GearEngine進(jìn)行整合。

　　除在錐齒輪領(lǐng)域應(yīng)用的Closed Loop(閉環(huán)系統(tǒng))標(biāo)準(zhǔn)功能外，即將檢測到的偏差連同建議的修正自動(dòng)傳送到加工機(jī)床，GearEngine平臺(tái)還讓機(jī)床操作人員和工藝工程師可訪問其他工具。工藝工程師可以訪問完整的數(shù)據(jù)庫，幫助對不同的設(shè)計(jì)進(jìn)行快速、詳細(xì)的比對。

　　此外，Closed Loop中測量的每個(gè)工件都被分配了標(biāo)簽，包含加工機(jī)床、訂單、時(shí)間以及校正內(nèi)容等信息。通過直觀的網(wǎng)絡(luò)應(yīng)用程序(見圖3)，生成所有磨削和檢測工件的完整日志檔案。

　　圖3：可視化的測量操作(粉色點(diǎn))和校正(綠色三角)

　　但并非每一次校正都需要通過Closed Loop進(jìn)行。許多用戶也采用操作者直接介入的方式，換言之，人工校正或多或少地伴隨著ClosedLoop。

　　GearEngine里生產(chǎn)日志的數(shù)字化檔案記錄并區(qū)分人工校正和自動(dòng)校正。由此保證了完全的透明度和更大程度的靈活性。

　　另外，日志不僅包含單獨(dú)的數(shù)據(jù)，還包含完整的測量圖表，因此更易辨別一些明顯的錯(cuò)誤，例如齒面上的污垢。

　　下一個(gè)邏輯性步驟是繪制機(jī)床數(shù)據(jù)，以及整合用于錐齒輪的SmartTooling概念，使透明度和可追蹤性盡可能最大化。

　　汽車齒輪的參數(shù)：工藝數(shù)據(jù)和時(shí)間

　　機(jī)床性能的分析結(jié)果

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　　設(shè)計(jì)用于高精度等級(jí)

　　所有機(jī)床質(zhì)量相關(guān)工藝需要滿足極高的要求。出于評估考慮，通常用來考察機(jī)床性能的Cm/ Cmk等參數(shù)會(huì)在質(zhì)量管理中進(jìn)行應(yīng)用。機(jī)床性能指數(shù)Cm是通過提前定義的公差范圍進(jìn)行評估。

　　除了公差范圍，如果考慮公差范圍內(nèi)的平均值，則評估關(guān)鍵的機(jī)床性能Cmk。通常來說，磨削50個(gè)工件以及幾個(gè)初始試磨工件，隨即計(jì)算Cm/ Cmk。如果所有值均高于1.67，則認(rèn)為機(jī)床性能好。

　　性能值表示有多少工件不合格，比方說一千萬件中有多少件是不合格的。對于數(shù)值為1.67的Cmk來說，只有6件不合格。

　　在前面的驗(yàn)收測試和展示章節(jié)中，SPEED VIPER展示了出色的性能。

　　基于DIN標(biāo)準(zhǔn)5級(jí)精度的齒輪，當(dāng)壓力角為2.5，齒形鼓形達(dá)到4.1，齒向角度達(dá)到5.0，螺旋鼓形達(dá)到3.2，單獨(dú)節(jié)距達(dá)到8.0，累積節(jié)距達(dá)到3.0等情況時(shí)，機(jī)床的性能都非常穩(wěn)定。

　　同時(shí)該機(jī)床也具備跨球距的高穩(wěn)定性和達(dá)3.0的基礎(chǔ)切向長度。這些都表明SPEED VIPER系列磨齒機(jī)有潛力達(dá)到更高的精度等級(jí)。

　　當(dāng)然，磨削節(jié)拍也是設(shè)計(jì)中的一大關(guān)注點(diǎn)。其切削速度高達(dá)100m/s，磨削主軸轉(zhuǎn)速達(dá)7200rpm，都保證了短磨削節(jié)拍。對每個(gè)磨削系列定期進(jìn)行酸蝕燒傷檢測。

　　通過與3M的專家緊密合作，系統(tǒng)地使用3M Cubitron II砂輪，防止在SPEED VIPER上磨削的齒輪出現(xiàn)燒傷情況。

　　隨著需求發(fā)展的SPEED VIPER

　　SPEED VIPER系列家族在競爭激烈的市場環(huán)境中已成功占有了一席之地。驗(yàn)收測試的用戶反饋都是正面的。

　　所以不少用戶正在考慮進(jìn)一步回購。基于這些驗(yàn)收的反饋和經(jīng)驗(yàn)，Klingelnberg(克林貝格)還在持續(xù)開發(fā)SPEED VIPER和GearEngine生態(tài)，并且定期整合用戶的建議和要求，供后續(xù)開發(fā)參考。通過這種方式，得以長期確保機(jī)床的高品質(zhì)。

　　小結(jié)

　　SPEED VIPER——圓柱齒輪領(lǐng)域的利器

　　自2017年問世以來，在眾多的驗(yàn)收測試和演示中，SPEED VIPER的性能表現(xiàn)都非常好，令人印象深刻。基于DIN標(biāo)準(zhǔn)5級(jí)的齒輪精度，機(jī)床的高穩(wěn)定性參數(shù)表明它有潛力達(dá)到更高的精度等級(jí)。