技术

最近几年出现了一种趋势，就越来越多齿轮采用磨削工艺才能满足日益提高精度要求。这一趋势也同样反应霍夫勒公司销售数量上：过去五年时间里，该公司交付齿轮磨削机床数量增长了2倍。

　　齿轮制造商需要不断满足新要求，更低加工费用、更短加工时间以及更大灵活性。然而，如果仅仅依靠目前生产方法却很难这个趋势方向上取得更多进步。

　　目前机床技术更加有效安全

　　现代化磨削机床通过输入功率记录所有重要参数来实现对磨削过程进行直接控制。通过对比数据可以记录砂轮磨换情况，必要时候可以记录磨削过程调整程序与磨损情况相关，进给运动与测讯数据相关。

　　通过测量按钮或者自动化磨削程序对磨削过程进行测量分析，从而对每一个缺陷都进行优化调性。慕尼黑工业大学(TU Muenchen)进行试验表明，不同磨削磨损形式对于点蚀损失有着明显影响。

　　为了获取一种最有规律齿面损伤情况就必须齿轮成型加工结束之后将齿轮继续固定齿轮磨削机床土。

　　多年以来，霍夫勒齿轮磨削机床一直提供一种可能性，即齿轮成型之前或者之后，施加一定夹紧力情况下，能够对测试片或者推力环进行磨削。齿轮磨削机床对测试片完成磨削之后才能进行外圆磨削。

　　“完整加工工艺”带来好处

　　如今可以实现同一台机床上避免重新装夹进行钻孔加工或者轴承座上进行加工。现代化立车技术能够允许较高车削转速，从而使得齿轮磨削机床上对圆柱体零件进行外圆磨削成为可能。

　　完整加工机床通过加工过程避免出现重复装夹以及简化企业内部物流办法来解决时间与精度损失之间问题，能够对工件一次完成装夹加工。因此，非生产性轴助时间成本都得到了降低。

　霍夫勒公司齿轮磨削机床完性加工技术集成了钻孔、平面磨削外圆磨削。实际上，需要多种机床才能完成上述加工任务。2007年汉诺威EMO欧洲机床展览会上霍夫勒公司展出了最新开发“Rapid 1250 MFM (Multi-Funktions-Maschine，多功能机床)”机床，进行齿轮成型同时能够完成钻孔以及齿顶圆磨削。

　　借助齿轮成型当完整加工工艺可以改善齿轮心孔之间同心度，完整加工工艺还能够优化齿轮心孔上所发生硬化变形分布情况，从而可以获得尽可能稳定磨削损伤超高应力表面渗碳深度。

　　接下来霍夫勒公司还EMO上展示了为齿轮轮廓磨削机床“Rapid 650”到“Rapid 6000”系列最新开发磨削头。这一系列磨削头能够五根互相关联轴上进行齿轮磨削，并通过一台力矩电机驱动这些磨削头。这些磨削头具有重要特性还包括双调整系统、直接驱动电主轴、三维测量系统以及高达12000mm/min进给速度。通过这些特性可以获得独一无二优势，比如能够将前文所述将“拓扑学磨削”“高速磨削”结合一起选项功能。

　　拓扑学磨削

　　为了获得技术上进步，需要找到相应解决方案，比如借助拓扑学齿轮轮廓磨削进行自由成型，实现齿面偏差最小化。霍夫勒公司开发了一种方法可以借助需要达到拓扑学齿轮轮廓形状获得优化轴线特征。这也优化磨削砂轮轮廓目所。

　　依据相应算法，可以对齿轮成型进行拓扑学修正或者拓扑学更改——按照允许偏差进行——对一个面或者两个面进行磨削加工。

　　例子显示了一个依据拓扑学算法对齿轮成型加工进行优化结果。利用拓扑学修正方法——或者称为“取决于最终齿形”——可以减轻斜齿轮啮入点啮出点处受到表面压力。利用这种技术可以缩小变速箱尺寸。

　　高速磨削技术

　　为了明显缩短齿轮成型加工时间，霍夫勒公司开发了高速磨削技术(HsG, Highspeed Grinding)——很高进给速度下进行轮廓磨削。例如，相同Q'w(加工能率.单位为mm3/mm/s，指单位时间(秒)内，单位面积(平方毫米)上所能完成切削体积(立方厘米)情况下，高速磨削技术可以通过提高进给速度来缩短加工时间。这样砂轮切入材料深度会相对减少，从而使得材料能够得到更好冷却清洗。相同磨削砂轮使用寿命情况下，也可以通过向接触表面供应更多冷却油，来使得工件得到更好冷却。然而，高速磨削技术带来最大影响于可以将磨削过程产生残余热量从工件上更大区城范围内导出。这样可以降低磨削烧伤风险，而磨削烧伤往往带来更严重损伤。

　　用图形方式模拟展示了格里森-法特公司于2O05年公布一项研究成果，即12000mm/min范围之内，磨削烧伤风险与进给速度之间关系，而霍夫勒公司生产齿轮磨削机床正好能够达到这个进给速度。当然，这只一个纯图形化表达方式.仅仅展示了理论上关系。但从这个图形也可以达到这样结沦，即如果要尽可能高进给速度下确保尽可能低磨削烧伤风险，就应该：较高进给速度下采用较高加工能率进行磨削。

　　由于霍夫勒公司生产齿轮磨削机床可以很高进给速度下工作，所以能够带来很明显生产效率提升。但，较高进给速度也对齿轮磨削机床动态性能提出了要求，因为进给运动与其他轴向上运动直接相关。所以，如果缺少了现代化直接驱动技术帮助，高速磨削技术也就无从谈起。

力矩电机所带来更高精度

　　齿轮磨削机床机械性能对于生产效率有着明显影响：常规齿轮磨削机床无法达到由现代化驱动技术材料所决定加工参数。随着下个世纪90年代末逐步引入力矩电机技术，现代化齿轮磨削机床上已经很难再遇到以前齿轮加工工艺了。

　　卧式主轴精度很大程度上决定了齿轮磨削机床精度。与传统涡轮-蜗杆传动技术相比，力矩电机与光学编码器共同作用能够带来较大优势：例如，力矩电机没有磨损，齿轮磨削机床整个使用寿命周期内都可以保证精度。由于卧式主轴所带来机床频率可以忽略，人们还可以机床上获得多达36亿个步进增量，从而可以控制斜齿轮旋转方向上偏差。对于目前生产要求来说，较高刚度以及较高转速也其优势之一。

　　必须指出，齿轮磨削机床上使用力矩电机需要额外施加适当控制。霍夫勒公司上个世纪90年代为“BWO” (Backward Wave Oscillator，反波振荡)控制系统开发了一种特殊优化算法，用于卧式主轴自动优化。几年前霍夫勒公司与西门子公司进行合作之后，这套算法也可以用于西门子840D控制系统。目前，霍夫勒公司后台日常工作主要进行系统优化，确保机床能够不受干扰地使用。

　　精度方面要求永无止境

　　需要强调，高精度磨削机床床身材料需要采用聚酯合成材料。矿物浇铸结构质量会影响床身振动特性，以及由此而从根本上影响系统位置调节方面优化：与灰铸铁相比，矿物浇铸结构衰减特性能够提升25倍。因此，矿物浇铸结构热特性很缓慢，从而可以获得采用灰铸铁所无法获得设计结构。例如，一台内齿/外齿磨削机床龙门架。

　　随着对齿轮加工质量不断提高，目前我们可以对德国质量标准DIN 1部分内容补充附加条款。船用变速箱齿轮按照德国质量标准DIN 1进行磨削加工，而且大多数用户能够接受这样加工质量。然而需要指出，尽管根据德国质量标准DIN 1，船用变速箱齿轮可以说已经获得较好磨削质量，但现却已经有一些用户无法继续接受这样质量等级。需要借助拓扑学对偏差进行限制，需要借助FFT(Fast Fourier Transform，快速傅立叶变换，离散傅立叶变换快速算法)对分割过程进行分析，再决定相应顺序极值。极端情况下还需要对由于机床运动特性听产生波纹度进行限制。

　　优化负载压力期间，齿轮成型加工过程会出现偏差会相对地难以察觉.因此，去除干扰修正平面需要更高精度，因为变速箱会齿轮干涉区磨削行程发生错误更大范围内产生激动现象——这些现象主要位于测微计或者某些部位。

　　霍夫勒公司于2004年开发了一种磨削机床，不仅进行大型齿轮加工时侯能够根据德国质量标准DIN 1实现借助拓扑学来对磨削过程进行优化，还能够达到预先制定波纹度方面要求。产生这个想法背景由于齿轮干涉或者为了从相反方向对产生波纹现象进行补偿而提出要求。现可以对低于0.1?m波纹振幅进行磨削分析，从而可以实现对现代化齿轮成型工艺载荷干扰加以区别对待。