齿轮刀具,特别是齿轮滚铣刀,最大的用户是包括生产商用车在内的汽车工业,他们对这类齿轮刀具需求量约占世界需求量的50%。目前, 以风能为最重要代表的能源技术领域对齿轮刀具的需求量约占25%。而其余的25% 则分别用于机器制造、船舶制造等那些需要变速传动装置的地方,在这里,采用的是小模数或大模数的齿轮切削刀具。
即使在将来,齿轮切削刀具还是必需的
将来对齿轮切削刀具的需求是不会减小的。例如,在汽车工业,发展自动变速装置的趋向正日益明显。目前新的自动变速装置有8 个变速级或变速挡位。为其设计的行星齿轮变速器是由许多小齿轮构成的。这种自动变速装置为减小有害物质的排放作出了贡献。
例如,降低了二氧化碳的排放。因为在将来,发动机将具有较少的缸数和排量, 自动变速装置将起着功率传递的关键功能。
自然,电动交通以其完全不同的方式在实现增长:从仍然需要变速传动装置的各种不同结构的混合动力汽车,到纯电力驱动汽车。即使对于电力驱动装置来说,齿轮还是必要的,例如,以便在汽车启动时能产生较大的驱动力。
从技术角度看,对齿轮加工刀具的需求在不断增长,另外,由于在亚洲地区的中国和印度在交通运输方面的巨大增长而更提高了对齿轮刀具的需求。即使在一个传统生产轿车的美国,在去年生产的轿车要比2011 年增长了13%。这一发展趋势仍将保持下去。
关于风电设备的需求,目前我们不该有过高的估算。在2008 至2011 的4 年间, 风电设备的装机容量增长了一倍。当前的政策辩论致使一些地区的风电设备建设停滞。当然这只是暂时的。一旦诸如融资和输电线路的敷设,或近海风电设备电缆的敷设等基本问题都搞清楚了,那么在政策上会再次为风电建设“加油”。
与采用较小变速齿轮的汽车工业不同, 对于风能设备来说,变速齿轮越来越大(图1)。但无论是大齿轮还是小齿轮:LMT( 蓝帜金属加工技术公司) 所拥有范围广泛的刀具产品提供了加工任何齿轮的解决方案。
提高了对高效滚铣刀的要求
像许多切削加工一样,使用齿轮刀具时,生产率、质量和过程可靠性也同样是非常重要的指标。LMT 公司,特别是LMT Fette(蓝帜菲特)公司近百年来以高水平和高质量专门从事齿轮刀具的开发和制造。公司工程中心拥有众多专业知识相当丰富的工程师,同客户、机床制造厂和高等学校的紧密合作为不断创新奠定了基础。其中,某些产品甚至获得了由独立评奖委员会授予的创新奖。
在这里,SpeedCore 齿轮滚铣刀可作为一个突出的例子(图2)。这种滚铣刀采用了一种新的刀具材料,使用性能介于粉末高速钢和硬质合金之间(图3)。SpeedCore 的特点是具有较高的热硬度。由此可采用较高的切削用量(这种滚铣刀采用了一种由钴、钼和不含碳的铁混合成的新刀具材料,此材料可把采用较高切削速度的硬质合金的优点同粉末冶金高速钢对温度波动不敏感的特点结合在一起,从而实现比粉末冶金高速钢更高的切削速度,将齿轮的生产效率提高30%——译注)。
如结合采用同样新的涂层材料就可比常规的刀具提高50% 以上的生产率。这就意味着缩短加工时间、大大降低单件的加工费用,如图4 所示。这里的这种刀具的应用是铣削一种轿车变速传动装置的齿轮(笫3 挡)。齿轮的模数2.15 mm,材料为20MnCr5, 齿轮的年产量为50 万件。
齿轮加工时,除了生产率外,质量和过程可靠性是研究和开发的重点。即使是对于大齿轮加工,这种高要求是通过专门的结构解决方案来实现的。例如,以扇形结构的可转位刀片滚铣刀,在精加工时精度甚至可达到AAA 质量等级( 图5)。
SpeedCore 滚铣刀或硬质合金滚铣刀
目前,加工齿轮的几种刀具材料在市场上的占有份额分配如下:约60% 为高速钢和粉末冶金高速钢,20% 为硬质合金可转位刀片的铣刀。在不久的将来,硬质合金可转位刀片铣刀的市场份额也不会发生什么变化。整体硬质合金铣刀会稍微提高到25%。硬质合金的优点是,在现代和坚固的机床上可采用较高的切削用量。但也有缺点:在许多生产型机床上,往往不能采用硬质合金铣刀,因为在这样的机床上无法实现必要的切削用量,因此不具有必要的过程可靠性。
高速钢和粉末冶金高速钢的市场份额将下降到55%, 其中( 这很关键) SpeedCore 覆盖了约25%,因为这种刀具材料不仅可达到很高的生产率,而且使用条件也不苛刻,从而比硬质合金具有更高的过程可靠性。此外,SpeedCore 滚铣刀的回收利用要优于硬质合金刀具。
创新也包括贴近客户和个性化服务
在所有传统市场,LMT 公司通过自己的销售点和售后服务点进行代理,这样的布点,特别在工业强劲增长的地区更是如此。除了在欧洲家乡这样的市场外,公司的刀具生产同样有规模地扩展到印度,以及广大在中国和美国的销售服务点。
此外,LMT 公司实施针对用户的个性化生产进行经济分析。这对用户生产费用的节省是显而易见的。作为一种特殊的服务,LMT 公司提供确保实施预测的刀具加工效率。应履行的承诺是基于专家们几十年来的经验,专家已将这些经验汇集在自己开发的滚铣刀计算系统里。这不仅创造了百分之百的结构可靠性和可验证的加工效率,而且确保了未来需要的加工效果:快速和高效。
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