——行业合作伙伴紧密协作，打造适合齿轮铣削的高产、高效且高质量的解决方案
弧齿锥齿轮是机械工程中最复杂的零件之一，因此制造此类零件往往需要专用的机床和刀具。对制造商而言，最显着的缺点在于昂贵的机械成本，其中涉及大量的编程时间。特别是对中小批量生产具有很大影响，因为不能像大批量生产那样尽快地收回投资。为了满足客户在持久耐用和价格方面的需求并由此保持竞争力，齿轮制造商也日益迫切地需要确保他们的生产过程高产、高效且具有最高质量。
无论是采用专用切削头和昂贵的特种机床，还是在五轴加工中心上使用立铣刀，最广泛使用的是齿轮铣削应用方面的各种制造工艺。这些工艺既复杂又成本高昂 - 但同时又存在改进的巨大潜力。
发现并挖掘生产潜力
为了挖掘这种潜力，德国VOITH Turbo公司的生产主管Wolfgang Huetter与两家选定的合作伙伴供应商（Gebrueder Heller和山特维克可乐满）展开合作。他们携手应对挑战，Huetter表示：“持久耐用的高效解决方案必须消除两种工艺当前的不足之处，再综合其优点，打造出能够显着改进中小批量锥齿轮生产的新型解决方案。”
机床解决方案在于使用灵活的五轴加工中心，而非专用机床。采用这种解决方案，制造商也能执行其他切削工序和加工不同的零件。为了降低刀具成本，应侧重于可灵活用作专用成形铣刀的切削刀具。在这种情况下，值得考虑的唯一刀具是可配备标准可转位刀片的标准刀具。除可降低成本和确保柔性加工满意度的机床和刀具配置之外，最佳的解决方案必须确保能够满足所需的质量水平，并获得最大限度的可靠性。该解决方案也应确保提高金属去除率并由此缩短加工时间，特别是在软切削期间。在项目实施的过程中，合作伙伴们打破常规，另辟蹊径。尽管齿轮铣削是优化措施的重点，但软切削的整个工艺链令人怀疑，需要重新进行评估。随后相关各方达成该研发项目的重要目标 - 应主要通过提高金属去除率来实现生产效率和成本效益的提高。 此次协作的结果是“uP-Gear技术”，目前已提出专利申请。
营造理想的工况
在研发过程中，首选处理的是粗加工切削，采用标准铣削刀具，进给率2000 mm/min以上，这样金属去除率可高达400 cm?/min。由此而产生的切削压力使机床承受较大的负载，此外工件可重达数百公斤。选择机床时，其规格必须足以承受相关的负载条件 - 规格包括刀具、主轴和工件夹紧的刚性。
首选是Heller公司具有五轴联动加工能力的高性能加工中心，它的高稳定性和高性能可为提高产出潜能提供最佳的工况。机床控制器中集成了用户友好的NC程序，便于输入齿轮参数。这样一来，就无需在CAD/CAM中执行外部编程。操作员使用参数化的输入可以方便地作出任何必需的修正。交替加工箱体、锥齿轮和其他零件时，也能够实现无故障生产，此时对机床具有更高的柔性和性能要求 - 其中可使用托盘或机器人自动化进一步增强。
从第一道切削工序开始，uP-Gear技术就贯穿其中。在先前的切削工艺中，工件的外轮廓首先在车削中心上进行切削，需要两次单独的装夹。但是现在，这些工序已转换为在加工中心上进行车铣。这意味着锥齿轮外轮廓和螺旋齿仅需两次装夹即可完成加工。一个受欢迎的红利效应是锥齿轮轮廓和齿型之间可获得绝对同心度。这样可显着改进成品零件的质量并节省加工时间。
作为合作伙伴，山特维克可乐满提供了各式刀具和丰富的车铣经验，这样就能广泛使用其切削参数不亚于先前车削工序的标准刀具。整个切削过程意味着机床停工时间更少、装夹和传送时间更短以及更简单地规划机床利用率。
图1：车铣齿轮的外轮廓
在Heller加工中心上使用山特维克可乐满的标准刀具车铣齿轮的外轮廓
