KAPP NILES 是一家在齒輪和齒廓精加工領(lǐng)域享有盛譽(yù)的跨國集團(tuán)公司，其新型 KNG 350 機(jī)床系列在該領(lǐng)域樹立了一個(gè)“里程碑”。

　　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)的過程中，我們敢于回顧過去，采用經(jīng)過驗(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 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，這主要是通過智能組件(智能工裝)來實(shí)現(xiàn)的。加工過程監(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越重要，尤其是對(duì)原始設(shè)備制造商而言。

　　長期合作伙伴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 的過程中，臉上露出了滿意的神情。過去應(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?，F(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，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))，是這位向來謹(jǐn)慎的瑞典人的評(píng)論，同時(shí)伴隨著輕松的笑容。

　　沒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，或通過使用組合磨削蝸桿來滿足更高的表面要求。通過選擇修整工藝，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不連續(xù)的成形磨削或齒輪珩磨來實(shí)現(xiàn)的。原因很簡(jiǎn)單：對(duì)于有干擾輪廓的工件來說，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

　　還能再來一些嗎?

　　當(dāng)一個(gè)機(jī)床生廠商提出這個(gè)問題時(shí)，肯定與香腸無關(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)過優(yōu)化且?guī)в蟹聪蛑ё哪ハ髦鬏S，專為寬度不超過 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)，在磨削齒輪方面無可挑剔。

Ralf Dremel

Kapp Niles 技術(shù)性產(chǎn)品負(fù)責(zé)人