隨著對齒輪傳動效率和齧合噪音的要求越來越高, 把磨齒工序推向極限. 採用行星齒輪傳動的自動變速器的檔位越來越多(目前達到10速), 齒輪變的越來越小, 而生產量越來越多. 同樣在工業齒輪應用方面, 例如電機齒輪, 現在廣泛地應用在很多啟動系統中, 甚至在家庭中. 大部分這類應用的齒輪, 其直徑都小於160毫米, 模數小於3.
不幸的是, 小齒輪的磨削時間變短, 但非生產時間並不能夠顯著縮短, 這樣生產和非生產的時間的比例變的更差. 特別是對於行星小齒輪, 現在的磨削時間可以降低到6-7秒, 但非生產時間, 即上下工件時間還要5秒鐘, 導致機床的利用率不足50%.
過去十年間, 硬齒面精加工的生產率, 特別是蝸杆砂輪磨, 沒有什麼提高. 磨削技術, 工裝和應用數據已經達到了很高的水平, 短時間內很難再有顯著的改善餘地.
不同的齒輪磨廠家新近也推出了一些新機床. 但是, 這些機床仍然沿襲著傳統的概念. 目前大多數齒輪磨都配置兩個工件主軸, 用來減少非生產時間, 即一個主軸在磨削位置, 通過180°轉位, 另一個主軸更換工件. 儘管這樣, 非生產時間不可能降到5秒鐘以下. 這是因為為了保證旋轉的精度, 必須採用液壓鎖緊的方式. 所以工作台的旋轉必須, 鬆開夾緊 – 旋轉 – 確定新位置 – 鎖緊. 這個運動過程不可能設計出更快速的方式.
桑普坦斯利的G160磨齒機展現了奇妙的全新設計解決這個難題. 而且, 與傳統結構的磨齒機相比, 更好地優化了靜態和動態剛性.
與現在採用旋轉工作台來承載工件主軸不同的是, 新G160把現在的徑向進給X軸分成兩個滑板(X1和X2), 每個滑板上安裝一個工件主軸, 所以避免了旋轉工作台和所有以它相關的限制. 兩個工件主軸在它的滑台上可以沒有幹涉地同步進退. 磨齒機第一次真正實現了工件和砂輪在運動中同步, 砂輪可以得到充分了利用. 更好的是, 砂輪重新定位到第二個工件同樣可以同時進行. 沒有任何運動軸需要等待另外的數控軸移動, 所有運動都是同步進行. X軸的滑台採用高動態特性的直線電機驅動, 工件的交換時間達到了創紀錄的1.6秒, 這還包括了齧合, 同步重新定位磨輪的時間. 達到這種水平, 並沒有增加很多機床的部件, 而是通過這種奇妙的設計概念達到的.
全新的桑普坦斯利G160磨齒機完全突破了這個限制. 與其加強這個Y軸, 不如完全去掉它. 這樣一來, 不僅解決了Y軸剛性不足的問題, 而且還簡化了機構, 在磨頭主軸前面, 僅用3個數控軸(Y,Z,A)疊加, 而不是傳統的4個數控軸, 徑向(X), 軸向(Z), 旋轉(A)和切向(Y). 這種由3軸疊加取代4軸疊加的設計是一個巨大的突破. 與傳統磨齒機相比, 可以極大地增加機床的整體剛性, 由此帶來了生產率和質量的提高. 由於沒有了沿砂輪軸線的切向運動, 取代它的是一個由機床的Z軸和Y軸聯動而產生的虛擬切向位移. 由於這兩個數控軸完全沒有空間的限制, 所以可以做的很大和非常強壯和高的剛性.
這個非凡地受專利保護的機床概念成就了目前市場上最好的生產率. 而真實的機床傳遞出更多的優勢.
機床不需要附加的數控軸來修整砂輪. 砂輪修整器安裝在X1滑台的工件主軸旁邊. 所以, 高精度和高動態剛性的直線電機可以用來生成非常好的砂輪齒形, 而磨出非常好的齒輪. 機床可以對齒面做出拓撲修形, 獲得難以置信的高質量效果. 將砂輪修整器固定在工件主軸的同一個滑台上的設計方式, 完全消除了機床熱變形和一些其它偏差的困擾.
走進機床
當研發G160磨齒機時, 對人機工程給與了極大的關注. 極大地滿足了對機床的操作, 調整和服務等各個方面的需要.
更換砂輪變的非常方便, 機床的Y軸把砂輪移動到非常接近防護門處. 這樣, 砂輪的法蘭盤就在操作者的面前, 使接近砂輪的距離非常短. 同樣金剛石修整輪也就在操作者防護門旁邊.
當工件主軸處於下料位置時, 提供第二個卸料門, 可以方便地接近兩個工件主軸. 在這個位置, 可以非常方便地更換夾具, 尾座頂尖和調整齧合感測器. 上下料介面設計成適用不同的外部上下料系統, 從簡單的交換滑台, 到靈活的機械手系統. 為了不犧牲加工時間, 當磨削節拍在20秒時, 採用雙卡爪系統. 當磨削時間短至8秒的時候, 通過一個機床內部的scara工件交換系統, 仍然可以保證這個節拍.
為了方便保養和維修, 人們可以非常容易接近所有的機械, 液壓和電氣部件. 這些部件要不就在機床的外部, 或是在防護門內機床與電氣櫃之間的維修通道內. 所有的內部整合電機和編碼器都有單獨的防護罩, 很容易開啟維修. 所有這些特點使機床仍使機床處於難以置信小的佔地面積.
最後, 同樣的設計理念也適用於SG160 這個全新研發的, 受專利保護的乾式磨齒機. 在這台機床上, 加工分成兩個步驟, 粗加工和精加工. 粗加工採用刮削滾刀加工, 精加工使用蝸杆砂輪. 在SG160 乾式磨齒機上, 大部分的磨削餘量被滾削加工去除掉, 好處是加工熱量不會傳導到工件上. 而隨後的蝸杆砂輪磨掉少量的剩餘餘量, 同樣不會產生燒傷工件的危險. 所以成就了全乾式的磨齒加工.
乾式磨削的附加優勢更加明顯:
由於不使用冷卻油, 機床去掉了所有與油相關的外圍設備, 像油泵, 油箱, 過濾器, 油霧分離器和許多其它的部件, 大大地降低了機床投資和消耗費用.
由於沒有冷卻油箱, 機床的佔地面積大大減小.
大大地改善了工人的健康條件和車間的環境.
總之, 意大利桑普坦斯利機床公司通過推出G160磨齒機和它的姐妹機型SG160 SKY GRIND乾式磨齒機展示出在齒輪磨領域裡的技術領先地位. 研發這些新型的磨齒機, 要解決上面說到的各種問題, 是極具挑戰的. 但是通過與主要汽車公司和工業公司建立起來的夥伴關係, 通過他們的測試反饋回來的極為正面的結果展示了這些理念已經成功的, 以被市場接受.