使用可修整的刀具進(jìn)行展成磨削，是大規(guī)模批量生產(chǎn)中的常用方法。盡管修整過程需要花費(fèi)非生產(chǎn)的輔助時(shí)間，這種加工方法的優(yōu)勢依然非常明顯：保持在63-80米/秒之間的切削速度，使高生產(chǎn)率得以保障。常用的刀具，如直徑300mm的磨削蝸桿，在轉(zhuǎn)速為5000 - 7500 轉(zhuǎn)/分的情況下，就能夠達(dá)到這種切削速度。機(jī)床就是以此為基礎(chǔ)設(shè)計(jì)的。但是直徑大的刀具會因?yàn)楦蓴_輪廓的存在而產(chǎn)生問題，因?yàn)榈毒咝枰^大的超程，也就是在齒輪被加工的輪齒旁邊預(yù)留的空間。典型的例子比如：在待加工的位置旁邊，有一個(gè)軸承座或另一個(gè)齒輪。人們可以使用直徑較小的刀具，但是在保持同樣轉(zhuǎn)速的條件下，切削速度就會降低。此外，標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床既不能安裝這么小的刀具，也不能在這么小的軸間距下毫無碰撞的加工工件。常規(guī)的展成磨削機(jī)床要求刀具的直徑至少要達(dá)到170-200mm。因此，生產(chǎn)制造商在加工受限制的工件時(shí)，至今都不得不采用其他生產(chǎn)效率較低的方法。

　　常規(guī)加工干擾輪廓

　　目前來講，硬精加工帶有干擾輪廓的齒輪的通用方法，是進(jìn)行不連續(xù)的成形磨削或者成形珩磨。兩者都適用于復(fù)雜的組件，但是他們并不像連續(xù)展成磨削一樣，具有很高的生產(chǎn)效率和經(jīng)濟(jì)效益。這樣以來，就使得可修整或無需修整 的成形磨削砂輪外徑要縮小達(dá)30 - 50 mm。再者，與蝸桿砂輪相比，它們也不需要在加工區(qū)域旁邊預(yù)留太大的走刀空間?？墒?，這種方法需要很長的輔助時(shí)間作為擔(dān)保。

　　另一種選擇是珩磨成齒，屬于一種成像方法，使用這種方法珩磨條上的齒形與工件一起滾動脫落，從而去除材料。然而取決于加工的方法，珩磨的切削速度非常低，而且這種方法本身也需要非常大的切削力。因此，這種方法就不適合用于加工模數(shù)很大或者齒寬很大的齒輪。因?yàn)樵诩庸み^程中所需的作用力可能過高。

　　盡管有這些缺點(diǎn)，生產(chǎn)制造商在過去的大規(guī)模批量生產(chǎn)加工中也不得不采用上述兩種方法：針對受干擾輪廓限制齒輪的連續(xù)展成磨削技術(shù)，因?yàn)闆]有適用的磨齒機(jī)床，而至今沒有取得成功。特別是之前對刀具驅(qū)動和工件驅(qū)動的動態(tài)要求實(shí)在太高。在此期間，市場上出現(xiàn)了新的研發(fā)成果，填補(bǔ)了這個(gè)缺口。

　　用小型刀具進(jìn)行連續(xù)展成磨削

　　針對連續(xù)展成磨削加工工藝，卡普奈爾斯專門研發(fā)了磨齒加工中心 KX160 TWIN和KX 260 TWIN，用于硬精加工帶有干擾輪廓的齒輪。得益于高轉(zhuǎn)速磨削主軸的出現(xiàn)，使得需要采用直徑達(dá)55mm的刀具來加工的齒輪，第一次能夠運(yùn)用展成磨削技術(shù)進(jìn)行加工成齒。結(jié)合直徑最大可達(dá)180mm的此類刀具，可以實(shí)現(xiàn)那些批量生產(chǎn)中由于受干擾輪廓限制而至今無法達(dá)到的質(zhì)量要求，加工時(shí)間和加工成本?？ㄆ漳螤査剐⌒蛙堓佄仐U項(xiàng)目負(fù)責(zé)人托馬斯尼茨舍解釋說：“一個(gè)典型的刀具驅(qū)動器最高轉(zhuǎn)速為7500 轉(zhuǎn) /分。如果要保持相同的切削速度采用小型刀具進(jìn)行磨削的話，取決于小型刀具的直徑大小，轉(zhuǎn)速可能需要高達(dá) 25000 轉(zhuǎn)/分。這種情況下的作用力，與傳統(tǒng)機(jī)床相比是完全不同的。工件在嚙合中也同樣必須隨之更快地旋轉(zhuǎn)。在這一點(diǎn)上，我們擁有起步優(yōu)勢：在卡普奈爾斯標(biāo)準(zhǔn)機(jī)床上使用的工件驅(qū)動器，轉(zhuǎn)速已經(jīng)達(dá)到了5000 轉(zhuǎn)/分。“

　　除了巨大的作用力之外，狹小局促的空間也讓研發(fā)人員面對著不同尋常的挑戰(zhàn)：每個(gè)刀具都需要一個(gè)穩(wěn)定的、可快速更換的夾具，夾具的芯軸必須包含整體的傳感器和促動器：機(jī)床通過固體傳聲傳感器來識別工件和刀具之間、以及刀具和修整刀具之間何時(shí)產(chǎn)生接觸。除此之外，機(jī)床還配備與芯軸集成一體化的自動平衡功能。

　　得益于第二個(gè)工件主軸，更加縮短了輔助時(shí)間

　　為了進(jìn)一步提高生產(chǎn)率，機(jī)床中安裝了兩個(gè)相同的工件主軸，它們相對立的裝配設(shè)置在一個(gè)圓形的旋轉(zhuǎn)工作臺上。在加工一個(gè)主軸上的工件的同時(shí)，在另外一個(gè)工件軸上將自動完成上料、下料和自動對準(zhǔn)工件。這樣，就把輔助時(shí)間縮短到了最低限度。此類機(jī)床適用于外齒、直齒和斜齒生產(chǎn)加工?？蛻艨梢赃x擇配備一個(gè)測量裝置，即可確定齒形和齒向、徑跳以及公法線長度等數(shù)據(jù)。

　　托馬斯尼茨舍還說到：“憑借這兩種磨齒中心，我們的目標(biāo)是在大批量和批量的磨齒生產(chǎn)加工中，實(shí)現(xiàn)更高的品質(zhì)和產(chǎn)量。所以，充分利用一切可能性來提高生產(chǎn)力，對我們來說非常重要。當(dāng)然，這種針對小型刀具進(jìn)行了優(yōu)化的機(jī)床也可以安裝較大的直徑達(dá)200mm的刀具，以保證不帶干擾輪廓的工件也能實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)高效的加工。”對比使用CBN-立方氮化硼砂輪來進(jìn)行成形磨削，小型展成磨削蝸桿砂輪有顯著的優(yōu)點(diǎn)。下一段內(nèi)容將說明這一點(diǎn)。

　　與小型連續(xù)展成磨削蝸桿砂輪的直接對比

　　也在卡普奈爾斯技術(shù)開發(fā)部門就職的謝爾蓋格林柯博士提出了兩個(gè)典型的應(yīng)用實(shí)例：“當(dāng)兩個(gè)齒輪以很小的間隔距離被固定在同一個(gè)軸上時(shí)，一般的展成磨削蝸桿就沒有退刀空間了。這樣就只剩下采用成形磨削加工或者小型陶瓷蝸桿砂輪的可能性了。“圖1展示的正是這樣一種應(yīng)用。謝爾蓋格林柯針對客戶的某個(gè)工件，做出了關(guān)于加工時(shí)間的詳細(xì)計(jì)算和統(tǒng)計(jì)。其結(jié)果顯示出：使用無需修整的CBN-立方氮化硼砂輪進(jìn)行成形磨削，一個(gè)工件所需的機(jī)床加工時(shí)間為5.4分鐘。而采用可修整的連續(xù)展成磨削加工的話，在每加工完成25個(gè)工件進(jìn)行一次修整的情況下，則只需要2.9分鐘。

　　另一例子，在軸承座位置退刀，帶有干擾輪廓的磨齒(圖2)。格林柯博士說：“一般來說，齒輪的齒根圓直徑比軸承座的直徑大。在某些情況下，這一點(diǎn)恰恰相反，因此在預(yù)加工時(shí)銑刀會在軸承座位置退刀。出于這個(gè)原因，不能使用常規(guī)直徑的蝸桿砂輪。小型蝸桿砂輪在這種情況下，也節(jié)省了時(shí)間：在這個(gè)例子中，使用無需修整的CBN-立方氮化硼砂輪進(jìn)行成形磨削所需的機(jī)床加工時(shí)間為1.8分鐘，相比之下，使用可修整的連續(xù)展成磨削加工所需的機(jī)床加工時(shí)間為1.2分鐘。修整區(qū)間為每加工完成74個(gè)工件，進(jìn)行一次修整。如果使用得當(dāng)，小型刀具將確保生產(chǎn)率的顯著提高，展現(xiàn)出比僅僅作為不連續(xù)的成形磨削和珩磨成齒的替代方法更多的意義和價(jià)值。