CIMT2019展品評述|圓柱齒輪加工機床
CIMT2019展品評述|圓柱齒輪加工機床
1.概況
2019年4月15-20日，第十六屆中國國際機床展覽會在北京成功舉辦，境內外1700余家制造商參展，集中展示了機床工具行業發展的最新成果和發展趨勢。
筆者現場參觀了CIMT2019上20余家圓柱齒輪加工機床參展商，其參展機床包含數控滾齒機、數控插齒機、數控磨齒機、數控車齒機（刮齒機）等多種圓柱齒輪加工機床。參展商有重慶機床（集團）有限責任公司、陜西秦川機床工具集團有限公司、南京二機齒輪機床有限公司、宜昌長機科技有限責任公司、天津精誠機床股份有限公司、北京若墾自動化設備有限責任公司、愛思恩梯（蘇州）機床有限公司、利勃海爾、格里森、EMAG（埃馬克）、德國KAPP（卡帕）、Profilator（維拉）、PITTLER（皮特勒）、瑞士Reishauer（萊斯豪爾）、日本卡希富基、日本三菱重工、日本KANZAKI（神琦）等廠家。
2.圓柱齒輪加工機床展品主要技術特色
直驅技術的應用。為提升機床傳動精度、剛度、工作平穩性及動態特性，直驅技術被廣泛應用于主軸驅動，如格里森160HCD、利勃海爾LC 280DC（展機為齒輪箱驅動結構）、重慶機床的YE3115CNC及YDA3132CNC-CR，都可選配采用直驅技術的滾刀及工件主軸。
向復合機床方向發展。為提高生產效率，減少成本，機床裝備市場對能夠實現多道加工工序的復合機床需求越來越強烈。順應市場的發展，在本次展會上，多個廠家展出了在一臺機床上進行多個加工工序的機床。如格里森的160HCD、利勃海爾的LC 280DC和重慶機床的YDA3132CNC-CR都是復合了滾齒及銑棱功能，秦川機床的YKG3125復合了滾齒及倒棱功能。
向高速、高效方向發展。由于全社會生產力水平不斷提高，加工速度快、輔助時間短的高速、高效率機床成為齒輪機床市場關注的焦點，本次展會各主要滾齒機床生產廠家的展品，滾刀主軸的轉速均在1400r/min以上，滿足了高速高效加工的要求。未來，隨著滾齒刀具的技術革新，滾刀所能承受的加工線速度不斷提高，機床最大轉速將會進一步提升。主要滾齒機床生產廠家本次展品通過優化機床動作等手段壓縮工件裝卸、工件交換等非加工時段的輔助時間，大大縮短了輔助時間，極大提高了機床的加工效率。
自動化。自動化上下料機構、自動化夾具、與車床等機床連接成線等功能被廣泛應用，極大提高了齒輪加工機床的自動化水平。未來，隨著工廠無人化要求，以及“中國制造2025”的發展需要，智能化滾齒機將會成為未來滾齒機發展的必然趨勢。
干、濕切加工。轎車變速箱齒輪已基本采用高速干切加工，商務車、卡車齒輪的加工目前采用濕切、微量冷卻、高速干切加工方式的均有，為適應市場對干切、濕切加工機床的需求，本次展會展出了多臺可滿足干濕切加工要求的機床，如：三菱GE25A、卡希富基KE180、利勃海爾LC 180DC，未來高速干切加工是齒輪加工的發展方向。
磨齒已成為齒輪精加工的主要工藝方案。隨著汽車、機器人行業的發展，對齒輪加工工藝的要求越來越高，磨齒已成為齒輪精加工的主要工藝方案。在這次展會上，沒有剃齒機的展出，而磨齒機也成為了各個企業展出的一個重點，明顯反映出該發展方向。
數控車齒機廣泛應用于臺階齒和內齒加工。隨著控制技術的發展和刀具材料技術的進步，車齒技術對于臺階齒和內齒加工具有的高效率、高精度的優勢得以體現。伴隨現代機器人減速機、電動汽車等市場需要進一步升級，車齒技術在近10年來被廣大機床制造企業重點研究和發展。本次展會上有宜昌長機科技、天津精誠機床、維拉、利勃海爾、皮特勒等多家公司展出數控車齒機。
3.典型展品
3.1 數控干切滾齒機
（1）重慶機床（集團）有限責任公司YE3115CNC機床
主要看點：YE3115CNC數控干切滾齒機為八軸四聯動數控干切滾齒機，機床配置有料倉，能實現單機自動化加工，同時機床能與車床、剃齒機等機床實現自動化聯機生產；該機床適用于乘用車變速器齒輪，特別是電動車齒輪及轉向器齒輪加工；緊湊的布局結構，使機床具有較小的占地面積：7 m2的占地包括全部液壓、潤滑、排屑、水冷以及氣動系統和料倉；主運動B軸采用內裝電機直接驅動,最高轉速能達2500r/min，C軸采用力矩電機直接驅動，最高轉速能達300r/min,加工效率高，傳動鏈短，加工精度高；滾刀和工件軸所具有的高速度，使機床具備了采用最先進刀具的能力；全數控系統控制及人機界面的應用，使機床操作調整更加方便、快捷；精加工精度達GB/T10095.1-2008的6級。
（2）秦川機床工具集團股份公司YKG3125數控干切滾齒機
主要看點：機床采用德國力士樂IndraMotion MTX micro控制系統，配置專有的人機操作界面，無需編程；復合倒棱功能，形成四工位布局的滾齒倒棱復合機床。
（3）利勃海爾LC 280DC滾齒銑棱復合機床
主要看點：采用齒輪箱結構的滾刀主軸最高轉速能夠達到2250r/min，該機床可選配直驅結構的滾刀主軸，其最高轉速能夠達到6000r/min；該機床在滾齒機的機床上集成了一個具有6根CNC控制軸的銑棱機構，使機床能夠在第二工位同時進行銑棱加工，機床采用不帶中柱的大門，令操作人員能夠更加便捷地進入銑棱工作區域。
（4）格里森160HCD滾齒銑棱復合機床
主要看點：該機床以滾齒機為基礎，結合了創新的切削倒角技術，運用于加工帶精密倒角的高質量齒輪；機床小立柱采用龍門式結構，通過桁架和V型機械手實現滾齒、銑棱的自動化上下料功能,保證最短的上下料時間；一刀切循環，同步滾棱，保證最快的循環節拍；柔性化的數控上下料系統接口，可連接多種形式的自動化設備；采用Quik Flex 快換式夾具，保證了極短的換型時間。
（5）卡希富基KE180
主要看點：整機結構緊湊，占地面積小，整機占地面積約8.5m2左右，整機重量僅有7.5t；刀架采用齒輪箱形式的主軸，最高轉速1400r/min，機床能夠滿足干、濕切加工。
（6）三菱重工GE25A
主要看點：一款成熟的機床，于2011年開始在江蘇常熟工廠生產，是世界上率先成功實現干式切削技術的典型產品。
3.2中等模數干切、濕切滾齒機
（1）重慶機床（集團）有限責任公司YDA3132CNC-CR滾齒銑棱復合機床
主要看點：滾齒、棒銑刀銑棱復合機床，能在一臺機床上完成滾齒、銑棱工序，滿足滾磨工藝的需求；優化床身、排屑結構，適應干切、濕切、微量冷卻等多種切削方式布局；優化伺服電機Z軸直聯控制，內裝主軸電機（B軸）、力矩電機（C軸）系統的機電特性耦合設計，及其在滾齒加工過程中的參數優化適應中等模數齒輪加工工藝需求；模塊化設計：可配置單機自動化、自動化聯線設備。
（2）南京二機齒輪機床有限公司YDB3132CNC數控干切滾齒機
主要看點：機床為六軸數控滾齒機，具有三個數控直線軸：徑向進給軸（X軸），軸向進給軸（Z軸），切削運動軸（Y軸）；工作臺回轉軸（C軸）和滾刀主軸回轉軸（B軸）均由內藏式主軸電機直接驅動；采用FANUC0iF數控系統，精加工精度6級。
（3）秦川機床工具集團股份公司YKE3132數控干切滾齒機、YKG3125數控高效干切滾齒機
主要看點：YKE3132數控干切滾齒機是一款高效、高精度、高性能滾齒機，主要用于加工直徑320mm以內的各種直齒輪、斜齒輪、雙聯齒輪、小錐度齒、鼓形齒、花鍵、蝸輪等，可實現齒輪大批量節能環保加工；高速和干切是機床的核心，滾刀采用高剛性大扭矩主軸電機驅動，工件主軸采用伺服電機和兩級斜齒輪減速達到扭矩和轉速要求；根據綠色環保要求將原來冷卻液冷卻系統方式改為油水氣三相微量潤滑系統，不需要切削液，減少油污污染，實現綠色環保加工。
主要看點：YKG3125數控高效干切滾齒機用展成法加工直齒、斜齒、雙聯或多聯齒輪、小錐度齒輪、鼓型齒輪、花鍵齒輪、徑向和切向滾切蝸輪、鏈輪等，適于小批量和大批量生產；還可以用成型法加工特殊的不對稱齒形或不等分齒輪；4工位自動上下料機構實現滾齒工位，倒棱工位，換料工位，等待工位零件的轉換，結構簡單，調整方便，效率高，穩定可靠。
（4）北京若墾自動化設備有限責任公司（恩希機床）YK3140CNC6Z直驅式數控滾齒機
主要看點：YK3140CNC6Ze直驅式數控滾齒機具有6個數控軸，采用直驅技術；具有徑向、切向、軸向、對角線加工功能，可加工圓柱直齒輪、斜齒輪、蝸輪、小錐度齒輪、鼓形齒輪、花鍵和非圓齒輪；使用硬質合金刀具時可加工HRC62以下的硬齒面；具有干、濕切功能，干濕切轉換方便。
（5）愛思恩梯（蘇州）機床有限公司SH260高速干切滾齒機
主要看點：同時可以實現油式濕切和干式切削，采用高壓氣管機床內部全封閉的防護罩；同時可以安裝MQL微量冷卻裝置，對干式加工提高滾刀壽命；可以采用兩工位+料倉提高生產量，根據客戶的要求提供自動化生產線。
3.3數控車齒機（刮齒機）
車齒技術的發明雖然在100多年前，但隨著控制技術的發展和刀具材料技術的進步，車齒技術對于臺階齒和內齒加工具有的高效率、高精度的先天優勢得以體現，加之現代機器人減速機、電動汽車等市場需要進一步升級，車齒技術在近10年來被廣大機床制造企業所重點研究和發展。
（1）日本唐津精密機床GSV-25N
主要看點：擁有齒輪加工、空間節省、廢屑處理的最優結構；緊湊型而又剛性高，可加工內齒輪、外齒輪；刀具獨特設計，壽命優異；立式布局，工作臺固定，刀具實現軸向和徑向進給加工。
（2）捷太格特GS300H
主要看點：機床采用臥式布局；工作臺可沿固定軸整體旋轉，實現機械手的自動上下料；機床具有
車削功能（外圓、內孔、端面）；刀架軸可沿Y軸移動；機床具有自動換刀機構和刀庫；機床具有自動對齒功能。
（3）維拉S-150
主要看點：機床采用倒立式布局；刀具主軸相對固定，工作臺實現軸向和徑向進給加工；具有高效的排屑優勢；機床具有去毛刺功能；工作臺整體移動實現桁架自動上下料。
（4）利勃海爾LK500
主要看點：機床剛性設計，工作臺和刀具主軸直驅設計，具有高動態剛性；機床可干濕兩用；具有更換工件的成熟環形裝載機構和各種自動化選項；集成去毛刺裝置；可選裝全自動刀具更換裝置；可選擇在主流程進行時的同時倒棱。
（5）宜昌長機科技有限責任公司YK8132
主要看點：立式布局工作臺固定，刀具實現軸向和徑向進給加工；工作臺和刀具主軸均采用西門子內裝式電主軸；采用干切綠色環保加工工藝。
（6）天津精誠機床股份有限公司JCS30
主要看點：機床為立式布局，結構緊湊，占地面積小，上下工件方便；刀具主軸和工作臺主軸均采用西門子內裝電主軸，確保系統的剛性和精度；機床具備干濕兩用切削功能；機床人機界面采用人性化設計，菜單式輸入，操作簡單方便。
3.4 數控磨齒機
隨著汽車、機器人行業的發展，對齒輪加工工藝的要求越來越高，磨齒已成為齒輪精加工的主要工藝方案。以前，磨齒機主要來自于境外制造廠家萊斯豪爾、卡帕、利勃海爾等。近年來，境內為數不多的幾家磨齒機制造企業，像秦川機床、重慶機床、南京二機，也在大力研究開發效率更高、功能更全面的磨齒機，與境外企業形成競爭。在這次展會上，磨齒機也成為了各個企業展出的一個重點。有進口的由瑞士萊斯豪爾生產的經典機型RZ260，在細節上又做了很多改進提升；也有國產的由重慶機床新開發的YT7226，在加工效率和精度方面已接近國際先進水平。下面對此次展會上一些主要企業展出的磨齒機進行簡要介紹。
（1）瑞士萊斯豪爾RZ260
主要看點：萊斯豪爾的展成磨齒機已有70余年歷史，在全球享有盛譽。RZ260是采用萊斯豪爾成熟的雙主軸設計，大幅縮減了輔助時間，縮短主軸響應時間并提高磨削速度；精準的平衡系統，用于砂輪的全自動平衡和監控；針對全自動設定和修整過程的聲學分析；蝸桿砂輪的連續位移和精準的砂輪修形保證磨削工藝高可靠性；通過齒根磨削可優化齒根承載能力；通過應用扭曲控制磨削工藝實現齒面的特定扭曲。
（2）德國卡帕 KX 260 TWIN
主要看點：雙軸式回轉工作臺，可實現連續磨齒；可采用修整砂輪和不需修整的CBN砂輪；根據加工任務的特殊要求開發的菜單式操作界面方便用戶使用；具備在線測量系統，減少停機時間；具備托盤運輸傳送帶和流水線龍門組合的上下料系統。
（3）美國格里森260GX
主要看點：結合最大化的生產率與最低限度的空閑時間和設置時間，雙主軸設計極大縮短了空閑時間，上、下料與磨齒同時進行；快速、簡單的軟件引導進行機床設置；閉環系統：修正值從GMS檢測儀自動反饋到GX磨齒機；采用可變速率磨削，改變磨削表面紋理，降低嚙合噪聲。
（4）日本三菱ZE26C
主要看點：真機在本次展會上首次公開發布，是對已在市場上贏得廣泛好評的“ZE-B”系列進行了大幅改進，進一步提高了性能。采用了新型結構的砂輪主軸，改善了50%靜態剛性、35%動態剛性；可實現雙齒面同時移位磨削；通過對齒裝置和環狀裝料機的高速化，實現非加工時間6s；通過監控系統DIASCOPE，可在電腦和手機上簡單確認機器工作情況；與砂輪接觸更加便利，大幅提高了砂輪替換工作的簡易性。
（5）日本神琦GB150磨齒機
主要看點：采用經過多年測試與分析的獨創門式立柱構造和原創的雙軸機構，大幅縮短了節拍時間；緊湊化的設計，可節省空間，有效縮短生產線的長度；追求極致的質樸構造，在價格競爭力上也有著顯著優勢；采用機內工件高速更換裝置（旋轉手臂方式）；獨自開發高剛性金剛石滾輪修整器，也可對應通用型復合修整器；輕化砂輪交換作業強度，無需吊具，有效縮短換裝時間；冷卻油過濾系統可以根據用戶的需求選擇“反沖洗凈式過濾器”或“濾紙式過濾器”。
（6）重慶機床（集團）有限責任公司YT7226
主要看點：YT7226是一款十三軸數控五聯動、雙工件主軸的蝸桿砂輪磨齒機，適用于汽車、機器人等行業中小模數齒輪的精密高效磨削加工。主機結構緊湊、占地面積小，且充分考慮了機床維護的方便性；機床采用雙工件主軸，可使循環加工輔助時間縮短到5s以內，極大地提高了生產效率；采用高精度的端面齒盤加液壓浮動拉緊裝置對工作臺交換進行高精度定位和鎖緊，前后工作臺加工精度一致性可控制在0.005mm以內；床身循環冷卻熱平衡系統，在加工和非加工時采用不同的沖油方式來平衡機床內部溫度，降低熱變形；機床具有全封閉防護罩，完善、可靠的油霧收集系統及切削液循環過濾系統；開發應用了方便、快捷的人機界面和完善的軟件功能，包括齒面扭曲補償功能、齒形柔性修整功能、網紋磨削功能等。
（7）秦川機床工具集團股份公司YKS7225
主要看點：YKS7225是一款采用連續展成法磨削原理的數控蝸桿砂輪磨齒機，可實現從工件自動裝夾、自動對刀、自動磨削及自動修整過程的全自動控制。具有展成和成形磨削功能，可以磨削雙聯軸齒輪；根據工件齒數的不同，可實現1-9頭蝸桿砂輪的修整與磨削；高剛性的主軸設計，可實現大進給量高效磨削；可以實現工件齒槽的自動對中和齒坯余量自動分配功能；滾輪的壓力角可以自動調整，可實現齒形角度誤差的自動補償，方便了用戶操作，提高了加工效率；具有齒面扭曲功能，已在多家用戶處成功應用；對于電動車齒輪，齒形的ffa可達到1.5μm，減小了齒輪的嚙合噪音。
（8）南京二機齒輪機床有限公司Y7250CNC
主要看點：工作臺、尾座和修整器集結在回轉工作臺上，可以方便的裝卸工件；采用移位磨削方法，可以進行高速高效磨削，生產效率大幅提高；機床可配備機器人（桁架式或關節式）及料倉，進一步提高自動化程度，提高加工效率，降低工人勞動強度。
（來源：齒輪機床分會 作者：廖承渝 重慶機床（集團）有限責任公司）
