選擇正確的砂輪可以縮短周期時(shí)間并優(yōu)化質(zhì)量。

仿形磨削具有多功能性，可用于存在間隙問(wèn)題而無(wú)法進(jìn)行其他磨削工藝的齒輪。

　　齒輪齒形磨削，也稱(chēng)為成型磨削，是齒輪制造中使用的一種精加工方法。它涉及使用陶瓷結(jié)合劑磨輪來(lái)修改或校正齒輪齒形，通常在熱處理后進(jìn)行。砂輪在兩個(gè)相對(duì)的齒之間運(yùn)行，同時(shí)磨削兩個(gè)表面。

　　與齒輪切削相比，該工藝可以提供更精確的齒面光潔度并提供更多的多功能性，因?yàn)樗軌蛑谱魈囟ǖ?、?dú)特的輪廓，或者通過(guò)對(duì)砂輪進(jìn)行所需的修正或修改來(lái)進(jìn)行輪廓修正。在大多數(shù)應(yīng)用中，使用 1 型或 4 型輪。機(jī)器和齒輪的幾何形狀將決定車(chē)輪的尺寸。

　　仿形磨削用于磨削內(nèi)齒輪和外齒輪，具有獨(dú)特的多功能性。它可用于存在間隙問(wèn)題而不允許進(jìn)行其他磨削工藝(例如連續(xù)展成齒輪磨削)的齒輪。通常，成型磨削用于精加工較大的齒輪齒，例如大于模數(shù) 5 的齒輪齒。這種類(lèi)型的磨削用于生產(chǎn)各種行業(yè)(從汽車(chē)和航空航天到農(nóng)業(yè)和能源)的多種類(lèi)型的齒輪。對(duì)于某些應(yīng)用來(lái)說(shuō)，齒輪可能相當(dāng)大，例如直徑超過(guò) 30 英尺的采礦和巖石破碎應(yīng)用。然而，這種方法在較小的模塊上也被證明是成功的，特別是當(dāng)齒輪質(zhì)量至關(guān)重要或進(jìn)行特殊研發(fā)、小批量生產(chǎn)時(shí)。

　　由于涉及質(zhì)量要求，仿形磨削可能是一個(gè)勞動(dòng)力和成本非常密集的過(guò)程，使其成為制造商整體齒輪生產(chǎn)的關(guān)鍵部分。因此，選擇合適的砂輪并遵循最佳實(shí)踐非常重要，這將有助于縮短周期時(shí)間、降低燒傷風(fēng)險(xiǎn)并優(yōu)化這些操作的質(zhì)量。

Weiler Abrasives 的高性能仿形砂輪，顯示出砂輪的高孔隙率。這些高性能車(chē)輪提供更好的形狀保持和更長(zhǎng)的車(chē)輪壽命。　

已修整輪廓的輪廓磨輪示例。

一些成型磨輪是由制造商預(yù)先成型的，如 Weiler Abrasives 的高性能成型磨輪示例所示。

　　輪廓磨削基礎(chǔ)知識(shí)

　　齒輪齒形磨削是一個(gè)不連續(xù)的過(guò)程，同時(shí)逐個(gè)間隙地磨削右齒輪齒面和左齒輪齒面。砂輪按照被磨齒輪的精確尺寸進(jìn)行修整。大多數(shù)機(jī)器使用安裝在砂輪后面、砂輪頂部或砂輪下方的旋轉(zhuǎn)金剛石修整器。在此過(guò)程中，修整器和砂輪(或兩者的組合)在多個(gè)軸上移動(dòng)以實(shí)現(xiàn)所需的齒輪齒形。與通過(guò)展成運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生輪廓的連續(xù)展成齒輪磨削相比，在此過(guò)程中，輪廓是通過(guò)砂輪中修整的輪廓形狀產(chǎn)生的。這有助于提供更高的輪廓精度。

　　大多數(shù)時(shí)候，齒輪磨削是制造過(guò)程的最后一步。磨削后，齒輪通常準(zhǔn)備好進(jìn)行組裝。此過(guò)程中使用的機(jī)器因制造商和尺寸而異。有些機(jī)器能夠在外殼內(nèi)磨削直徑達(dá) 20 英尺的齒輪。其他機(jī)器是為較大的生產(chǎn)批次而制造的，并且可以配備自動(dòng)裝載和卸載功能，盡管大多數(shù)進(jìn)出研磨機(jī)的材料處理通常是通過(guò)起重機(jī)手動(dòng)完成的。

　　輪廓磨削的挑戰(zhàn)

　　有幾個(gè)挑戰(zhàn)可能會(huì)影響成型磨削的周期時(shí)間和質(zhì)量。這些包括：

　　● 磨削燒傷： 燒傷通常是成型磨削中最關(guān)鍵的質(zhì)量要素。如果管理不當(dāng)，燃燒會(huì)導(dǎo)致廢品并增加周期時(shí)間。

　　● 形狀保持： 砂輪的形狀保持能力是下一個(gè)最重要的質(zhì)量要素，它對(duì)循環(huán)時(shí)間和齒輪幾何形狀有直接影響。

　　● 操作員技能水平： 操作員具備仿形磨削方面的齒輪知識(shí)和機(jī)器培訓(xùn)至關(guān)重要。尋找、培訓(xùn)和留住這些操作員可能具有挑戰(zhàn)性。

　　● 砂輪壽命： 選擇能夠滿(mǎn)足所有質(zhì)量要求同時(shí)又能提供最長(zhǎng)刀具壽命的砂輪非常重要。使用正確的磨削策略有助于延長(zhǎng)砂輪壽命。這使得仿形磨削操作員的應(yīng)用培訓(xùn)對(duì)于確保他們使用正確的磨削策略尤其重要。

　　● 參數(shù)錯(cuò)誤： 必須首先確定總體磨削策略，然后才能編程或調(diào)整機(jī)器參數(shù)。在仿形磨削過(guò)程中使用不正確的編程參數(shù)可能會(huì)導(dǎo)致循環(huán)時(shí)間增加、齒輪質(zhì)量差、齒輪生產(chǎn)中燒毀和廢品增加。咨詢(xún)應(yīng)用工程師(例如 Weiler Abrasives 等磨料制造商的應(yīng)用工程師)可以改善結(jié)果。

　　● 生產(chǎn)瓶頸：仿形磨削工藝可能是瓶頸的根源。例如，非常大的齒輪或固體磨削操作可能需要 2 到 12 小時(shí)的循環(huán)時(shí)間。對(duì)砂輪本身進(jìn)行戰(zhàn)略性改變或者參數(shù)調(diào)整可能會(huì)將時(shí)間縮短一半或更多。

　　磨料產(chǎn)品選擇

　　選擇砂輪時(shí)，有多種配方可供選擇。根據(jù)齒輪硬度、尺寸和精加工方法的不同，不同的輪子會(huì)產(chǎn)生不同的結(jié)果。其他需要考慮的因素包括車(chē)輪尺寸(寬度和直徑)以及額定速度。不同類(lèi)型的砂輪可提供不同的切割性能、耐用性和產(chǎn)品壽命。

　　通常，成型磨削操作選擇使用氧化鋁顆?；蚋咝阅芴沾深w粒的開(kāi)孔陶瓷結(jié)合劑砂輪。這與連續(xù)生成齒輪磨削中使用的砂輪不同，后者通常使用普通或非誘導(dǎo)孔隙砂輪。對(duì)于成型磨削，最好使用具有誘導(dǎo)孔隙或非常大孔隙的砂輪，以降低損壞或報(bào)廢零件的風(fēng)險(xiǎn)(這會(huì)增加相當(dāng)大的操作成本)，因此使用正確的砂輪進(jìn)行作業(yè)非常重要。即使操作沒(méi)有以最大能力運(yùn)行砂輪，選擇正確的砂輪也有助于避免災(zāi)難性的結(jié)果。如果齒輪在安裝和使用后出現(xiàn)故障，一個(gè)錯(cuò)誤的砂輪可能會(huì)給公司造成數(shù)千美元甚至更多的損失。

　　尋找能夠評(píng)估您的應(yīng)用要求并生產(chǎn)可提供優(yōu)化性能的成型磨削砂輪的磨料制造商。優(yōu)質(zhì)制造商可以設(shè)計(jì)各種粒度和磨粒類(lèi)型的定制磨輪，適合與各種數(shù)控機(jī)床一起使用。

使用錯(cuò)誤的砂輪進(jìn)行成型磨削可能會(huì)增加相當(dāng)大的操作成本。此示例顯示了成型磨輪上的極端負(fù)載，因?yàn)樵撃ポ嗊x擇了錯(cuò)誤的作業(yè)。與應(yīng)用工程師合作可以幫助避免此問(wèn)題。

　　輪廓磨削的四個(gè)技巧

　　優(yōu)化仿形磨削的質(zhì)量并縮短周期時(shí)間需要注意一些重要的最佳實(shí)踐。磨牙策略也起著至關(guān)重要的作用，因此一定要考慮諸如“在需要修整之前我們可以磨多少顆牙齒?”等因素。請(qǐng)記住以下四個(gè)仿形磨削技巧：

　　1. 更好的握姿：

　　磨削周期中有兩個(gè)要素需要考慮：磨削時(shí)間和修整時(shí)間。循環(huán)中的修整時(shí)間可以是三到八分鐘或更長(zhǎng)時(shí)間。因此，您能更好地保持形狀，您可以在修整周期之間縮短的時(shí)間越長(zhǎng)，并且周期時(shí)間也會(huì)越快。這使得仿形磨削操作員的應(yīng)用培訓(xùn)對(duì)于確保他們使用正確的磨削策略尤其重要。請(qǐng)咨詢(xún)磨料制造商，以配制具有最佳顆粒和結(jié)合劑技術(shù)的砂輪，以最大限度地提高形狀保持力。

　　2.冷卻切割：

　　仿形磨削中最關(guān)鍵的質(zhì)量要素是燃燒風(fēng)險(xiǎn)。燃燒或回火是指牙齒表面在磨削過(guò)程中暴露在非常高的溫度下。這會(huì)降低硬度并對(duì)齒輪材料產(chǎn)生應(yīng)力，導(dǎo)致破裂，從而導(dǎo)致齒輪故障。大多數(shù)機(jī)器都配備大容量冷卻液系統(tǒng)，可提供足夠的淹沒(méi)性能，沖走砂輪產(chǎn)生的金屬切屑，并配有高壓噴嘴來(lái)清潔砂輪。在選擇砂輪之前，必須滿(mǎn)足這些條件，否則砂輪將無(wú)法按設(shè)計(jì)運(yùn)行。切削溫度較低的砂輪可以帶來(lái)很多好處。當(dāng)您提高性能和砂輪攻擊力時(shí)，選擇溫度較低的切割輪非常重要，以避免燃燒零件和可能的砂輪故障。通過(guò)最大限度地提高磨粒從粘結(jié)劑中釋放的精確時(shí)間并采用適合作業(yè)的磨粒技術(shù)，砂輪可以實(shí)現(xiàn)更涼爽的磨削。當(dāng)高性能砂輪可以切割得更冷時(shí)，就有可能切割得更快。此外，在磨削前使齒輪毛坯粗加工過(guò)程盡可能精確或具有最佳幾何形狀和尺寸將降低質(zhì)量故障的風(fēng)險(xiǎn)，并有助于穩(wěn)定磨削操作。

　　3.通過(guò)提高切割量(V'w)來(lái)延長(zhǎng)砂輪壽命：

　　切削量是在必須校正幾何形狀之前(也稱(chēng)為發(fā)生形狀損失時(shí))可以去除多少齒輪齒材料的量度。當(dāng)機(jī)器安裝完畢后，模型被修整到輪子中，齒輪被磨削——因此模型位于齒輪上。車(chē)輪上的相同形狀被復(fù)制到齒輪上。在形狀超出公差或不可接受之前可以完成多少次，稱(chēng)為可實(shí)現(xiàn)的切割體積，這是一種體積計(jì)算。請(qǐng)記住，周期內(nèi)的著裝時(shí)間可能是幾分鐘;因此，可以通過(guò)優(yōu)化磨削和修整策略來(lái)縮短周期時(shí)間。不同的砂輪有不同的切削量。一般來(lái)說(shuō)，經(jīng)濟(jì)型砂輪的切削量較小，而高性能砂輪的切削量非常高。更高的切割量意味著更長(zhǎng)的砂輪壽命和更短的循環(huán)時(shí)間。通過(guò)減少修整間隔時(shí)間可以縮短循環(huán)時(shí)間。當(dāng)磨削策略正確且優(yōu)化時(shí)，您將從高性能砂輪中獲得最佳結(jié)果。

　　4. 通過(guò)高材料去除率 ( Q'w ) 縮短循環(huán)時(shí)間：

　　提高材料去除率 (MRR) 將縮短周期時(shí)間。材料去除率是用于了解砂輪去除工件材料的速度的指標(biāo)。值越高，去除率越高。更高的 MRR 可以通過(guò)增加庫(kù)存量或增加砂輪進(jìn)給速率(或兩者的組合)來(lái)實(shí)現(xiàn)。Q'w的公式為：

　　Q'w = (a e * v w )/ 60

　　在式中，

　　a e = 材料量，體積單位

　　v w = 進(jìn)給速率，單位為距離/時(shí)間

修整成形砂輪的動(dòng)作以演示所使用的方法。

　　根據(jù)所使用的砂輪技術(shù)，可能優(yōu)選高進(jìn)給率，而不是低進(jìn)給率和高切削量。這是磨削中常用的因素，通常也是操作員首先提出的問(wèn)題之一。Q'w公式表明，您可以通過(guò)了解如何應(yīng)用正確的砂輪技術(shù)來(lái)優(yōu)化毛坯量、進(jìn)給率或兩者來(lái)調(diào)整材料去除率。值得注意的是，齒數(shù)較少的齒輪從根部到尖端的輪廓具有可變的Q'w 。由于中齒距到大齒距齒輪從根部到齒尖的齒形角各不相同，因此此類(lèi)齒輪需要不同的磨削策略來(lái)實(shí)現(xiàn)質(zhì)量并防止燒傷。與研磨過(guò)程的其他要素一樣，Q'w 受到冷卻液系統(tǒng)、齒輪幾何形狀和其他因素的影響。還要考慮到，當(dāng)您提高進(jìn)給率方面的去除率時(shí)，可能會(huì)給機(jī)器帶來(lái)額外的壓力，并導(dǎo)致機(jī)器過(guò)早出現(xiàn)故障，從而增加維護(hù)和停機(jī)時(shí)間。

開(kāi)孔陶瓷結(jié)合輪使用氧化鋁顆?；蚋咝阅芴沾深w粒。對(duì)于成型磨削，最好使用具有誘導(dǎo)孔隙或非常大孔隙的砂輪，以降低損壞或報(bào)廢零件的風(fēng)險(xiǎn)。該圖顯示了磨削后的開(kāi)孔砂輪，沒(méi)有加載跡象。

　　改進(jìn)輪廓磨削

　　質(zhì)量和效率對(duì)于仿形磨削至關(guān)重要。齒輪應(yīng)用工程師可以在機(jī)器離線(xiàn)并開(kāi)始設(shè)置之前為特定齒輪設(shè)計(jì)磨削策略。與砂輪制造商的應(yīng)用工程師合作將為操作員或刀具工程師提供寶貴的數(shù)據(jù)，以針對(duì)所提出的特定砂輪技術(shù)設(shè)計(jì)具有最佳磨削速率和切削量的磨削程序。他們還可以確定砂輪技術(shù)是否正確，或者是否需要重新設(shè)計(jì)或更改。制造商希望在仿形磨削中實(shí)現(xiàn)成本效益并縮短周期時(shí)間，但首先也是最重要的是，他們必須保持極高的質(zhì)量，因此通過(guò)編程進(jìn)行周期預(yù)測(cè)至關(guān)重要。