SPEED VIPER – 穩定品質的創成研磨
大昌華嘉齒輪技術
自2017年推出以來,SPEED VIPER系列產品已在充滿挑戰的市場環境中牢固樹立了根基。其成功的一個基本秘訣是,它隨著客戶對機器本身的品質精度特性及其附帶功能的要求而增長。在工業4.0時代,這意味著整合越來越多的數位選項,並且對於獨特的自動化要求,現在還提供了各種替代方案。
 
五年前,它在漢諾威EMO上向國際觀眾慶祝其首次亮相:Höfler(霍夫勒)圓柱齒輪創成研磨的SPEED VIPER產品系列。 然後,在2018年夏天,第一台SPEED VIPER投入運行,並從那時起一直在車間內。現在,客戶群從亞洲和北美的知名汽車供應商到歐洲的中型合約製造商,他們都在面對不斷變化的產品組合和小批量。 因此,SPEED VIPER設備必須能夠為合約製造商和汽車行業處理廣泛的組件範圍,並在不影響折衷的前提下提供最高的生產率、加工精度品質和過程穩定性。
 
  • SPEED VIPER在實際應用中證明了自己
 
自2017年推出以來,由應用工程和技術開發專家組成的Klingelnberg團隊進行了許多驗收測試,幾乎所有情況下都來自客戶的組件。這不斷為發展帶來新的挑戰。驗收組件的範圍涵蓋了與SPEED VIPER系列規格相匹配的所有內容應用。其中包括用夾頭或液壓膨脹卡盤以及齒輪軸夾持的內孔組件。也包括一些用液壓卡盤或摩擦錐度夾持如果輪廓干涉需要極其細長的心軸組件
 
透過使用合適的夾持設備和加工策略,可以用創成研磨來加工廣泛的產品範圍:從具有極小齒輪寬度的精密部件,到具有眾多材料切口和薄壁的重量最佳化齒輪,到具有高固重量的重型部件。 SPEED VIPER 180和SPEED VIPER 300的自動化功能提供可靠、快速地裝載和卸載甚至是真正的“大量”組件。 自動化系統甚至可以輕鬆輕鬆地處理尺寸高達500毫米的大型軸件 - 在這種情況下,SPEED VIPER的大行程確實可以帶來回報。 總而言之,KLINGELNBERG團隊已成功驗證了SPEED VIPER設備在1.3 mm至5 mm的整個標準模數範圍內的高效性。
 
  • 全自動化的不同變形體
 
當然,機器驗收測試是全自動進行的(見圖1)。 除了2017年在世界舞台上推出單臂或兩臂CompactLoader概念外,還使用了針對客戶的解決方案。 但是高端機型仍然是用CompactLoader,它可以與所有SPEED VIPER以及所有VIPER 500機器結合使用。 該裝載機的特點是只要六秒鐘的超短轉換時間一個離心站,SPC和NOK站以及裝載機內部的堆疊貨盤
圖1:SPEED VIPER裝載概念:單主軸和雙主軸機床

對於SPEED VIPER設備的單主軸型號,可以選擇配有提升站的裝載傳送帶(conveyor belt with lifting station)作為經濟高效的選擇。 透過升降台,無需外部夾具即可將零件提供給內部裝載臂。 然後,加載臂將組件放置在工件主軸上或從工件主軸上將其拾取。 輸送機可以搭選配的離心甩油站,以便使組件可以“乾燥”的從機器出來,滿足潔淨工廠的概念。
 
BasicLoader也被開發為雙主軸機床的另一種具有成本效益的自動化系統。 BasicLoader代替了多軸機械臂,而是使用簡單的旋轉臂來拾取和放置組件。 這種更簡單的自動化系統的較低成本與組件轉換時間息息相關,與快速CompactLoader的轉換時間相比,轉換時間要長約20秒。
 
  • 與Gear Designer一起發揮潛力
 
不僅在自動化方面取得了許多進步。在製程開發中,SPEED VIPER設備具有巨大的潛力。某些應用對表面精度或可靠的幾何偏差有很高的要求。透過將設計與生產分離,Digital twin的網絡物理系統在這方面顯示出其優勢:使用Klingelnberg的Gear Designer,可以在設計階段中視覺化純功能導向齒面形式和可製造齒面形式之間的預期幾何偏差。如果必須最小化或精確調整扭曲,則使用拓撲研磨(請參見圖2)。所有這些都是在Gear Designer中預先進行的 - 無需特別研磨齒輪,就可以測知對齒面的影響。在進行的驗收測試和演示中,扭曲最多可減少96%,而循環時間僅增加了15%。
 
可以在Gear Designer中創建研磨和拋光(polishing)的組合過程。為此,使用兩部分的圓柱形創成砂輪,其具有傳統陶瓷結合劑的研磨區域和合成樹脂結合劑的拋光區域。所需的技術參數在Gear Designer中定義。根據所使用的技術和砂輪規格,可以將粗糙度降低到Ra <0.1 µm和Rz <0.8 µm。該研磨和拋光過程還允許對拓撲齒面進行修整。
圖2:傳統齒輪和拓撲齒輪的比較
 
  • 整合到GearEngine®
 
另一個重要步驟是將SPEED VIPER設備整合到Klingelnberg的GearEngine®中。除了在傘齒輪領域使用的相同閉迴路的基本功能(即將測量到的偏差自動傳輸到加工設備以及建議的更正)之外,GearEngine®平台還為機器操作員和設計工程師提供了額外的工具。設計工程師可以存取公司內部完整的訂單數據庫,從而可以快速詳細地比較不同的設計。此外,在閉迴路中測量的每個組件都分配有一個標籤,該標籤包含有關機器,順序,時間和校正內容的信息。使用直觀的Web應用程序(見圖3),可以生成所有研磨和被測組件的完整歷史記錄。
圖3:用於視覺化執行的測量(粉紅色點)和校正(綠色三角形)的Web應用程序

但是,並非每次校正都需要透過閉迴路系統進行。許多用戶還要求操作員直接干預,換言之,與閉迴路一起或多或少地進行手動校正。 GearEngine®中生產歷史記錄的數位文件記錄並區分手動和自動校正。這確保了最大可能的靈活性的完全透明性。此外,歷史記錄不僅包含單個圖形,而且還包含完整的測量圖,例如,可以識別出由於齒側的髒污而導致的異常值或測量誤差。
 
下一步的邏輯步驟是繪製機器數據,並將SmartTooling概念與傘齒輪結合使用,以實現額外的、最大的透明度和可追溯性。
 
  • 專為高品質
 
所有這些進步都伴隨著滿足極高要求的機器精度。為了進行評估,使用了品質管理中使用的公認的機器性能參數Cm / Cmk。機器性能指標Cm是對參數在先前定義的公差範圍內擴展的度量。如果除了擴展之外還考慮平均值,即公差內的位置,則將評估關鍵機器性能Cmk。通常,將50個組件加幾個啟動部件研磨,併計算出描述的參數Cm / Cmk。如果所有這些特徵的所有值均大於1.67,則認為該機器具有好的加工功力。能力值將指示出,例如將一千萬個數量,其中有多少個組件定義為不合格。 Cmk為1.67時,這僅是六個組成部分。
 
在之前的驗收測試和演示中,SPEED VIPER令人印象深刻地證明了其性能。基於DIN 5的齒輪精度,該機器可實現可靠的能力值,即一個點的壓力角為2.5,齒型鼓形(profile crowning)為4.1,齒面角(flank angle)為5.0,螺旋鼓形(helix crowning)為3.2,極穩定的分度值(indexing)為8.0單一節距(pitch)和累積節距3.0。該機器的特點還在於其在跨球徑(over balls)上的尺寸和基本切線長度(base tangent length)上的極高穩定性,能力值為3.1。這些結果表明,SPEED VIPER機器系列具有實現更高精度品質等級的潛力。
 
當然,循環時間始終是設計的核心重點。最高100 m / s的切割速度和最高7200 rpm的研磨主軸速度可實現極短的循環時間。定期對每個研磨系列進行強制性的磨蝕燒傷試驗。透過系統地使用3M™Cubitron™II砂輪並與3M™的專家密切配合,在SPEED VIPER上研磨的齒輪通常不會產生研磨燒傷(grinding burn)
 
  • SPEED VIPER依需求成長演進
 
 



 
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