齿轮制造两者兼顾： 既具有高灵活性，又能实现高生产效率

　　【编者按】InvoMilling是齿轮加工领域的一项创新。这种多轴解决方案在于尖端而又简洁的切削策略，通常在标准的多功能机床上采用现成的切削刀具进行加工。其目标是高度灵活的直齿轮和斜齿轮的中小批量生产。【参阅齿轮制造--实现高生产效率】

InvoMilling是齿轮加工领域的一项创新。这种多轴解决方案在于尖端而又简洁的切削策略，通常在标准的多功能机床上采用现成的切削刀具进行加工。其目标是高度灵活的直齿轮和斜齿轮的中小批量生产

　　在齿轮铣削方法中，刀具走刀路径决定加工齿轮的精度高低，而不是刀具的形状。 铣削齿轮的方法既要先进，还要简单，在提供高度灵活性的同时，还要实现高生产效率，这种方法就是InvoMilling。 当齿轮制造中既需要高效率，又需要生产的通用性时，InvoMilling就成为可以满足这些需求的最新技术。

　　很多齿轮

　　“我们加工的很多齿轮都是按照客户的具体要求生产的，客户可以只加工一个有特定要求的齿轮，或一批齿轮，也可要求提供一套传动解决方案。我们最经常处理的是小批量生产，即加工1-100个零件，但是也有全年生产几千个齿轮的订单。按照行业规范，一些产品（特别是涉及到用于汽车齿轮箱的零件）需要准时交货。我们是专业生产斜齿轮和直齿轮的制造商，为各种不同行业提供齿轮加工产品。”

　　这是一家齿轮制造公司对自己的定位。他们使用为各种行业的应用场合专门订制的、独特的齿轮加工刀具。利用工艺制造反推法，可以精确地确定磨损了的未知齿轮是怎样设计的，然后快速地制造出来。 灵活性是商业理念的一部分。 但是，生产中的通用性一直很难与高生产效率结合起来。 必要的灵活性意味着每次根据需要加工不同齿轮都需要使用新刀具，并且每次都需要根据新齿轮对齿轮加工机床进行编程。

InvoMilling方法将槽铣和车铣工序组合到一起。采用相同的刀具能够加工任意螺旋角的齿轮，包括渐开线和非渐开线轮廓。具体的切削次数取决于齿轮尺寸和所使用刀具的尺寸。

　　新方法

齿轮加工的灵活性基于多轴车铣机床的创新铣削方法：InvoMilling 加工方法。这是一种由山特维克可乐满开发的独特的加工工艺（待批准专利和注册商标），并且与Mori Seiki公司一起合作投入应用。Mori Seiki公司需要一种替换当前市场上主要应用的、专门化的、相对慢的柔性齿轮制造工艺方法。这种创新的多轴解决方案基于先进但操作简单的切削策略。该策略是在标准的多功能机床上，利用现成的加工直齿轮和斜齿轮的切削刀具直接加工，而不是采用滚齿的方法。

　　新的InvoMilling多轴加工方法是通过使用标准的盘形铣刀和标准的专用面铣刀，制造直齿轮和斜齿轮的柔性生产方法。通过X轴与B轴或者Y轴与B轴联动，切削刀具就能沿着渐开线路径进行加工。因此，齿型变化会与刀具路径（而不是刀具形状）相一致。就这个用途而言，车-铣型机床是理想的机床。

　　在DMG Mori Seiki NT型机床上就可以采用这一新方法。这种多轴铣车中心能够同时进行铣削和车削。柔性的B轴的旋转范围为±120°，直驱电机的采用可以获得高速度和高精度，分度能力为0.0001°，这一方法已经证明能显著地缩短加工时间，尤其是使用5轴加工复杂零件时效果更佳。滚齿是机床上执行的一种加工工序，也可加工与传动件有关的零件。但是，当生产许多不同类型和小批量齿轮时，滚齿并不是最佳解决方案。

　　目前，如果一个加工车间正在或打算投资购买数控机床，那么InvoMilling软件是一种很方便的选择方案。车－铣机床可以直接用于加工齿轮。

　　我们为各种模数范围提供了齿轮加工包，每个包内都有用于几个不同模数的三把刀具。有了这些刀具包，就可以很容易在一个大模数范围内生产齿轮，灵活性极高，同时能满足特别严格的精度标准要求。

加工外直齿轮的齿槽时，首先应沿工件的轴方向铣削槽。为了进行随后的切削，齿轮需稍微旋转，与刀具的同步径向插铣相互协调。其结果是通过车铣获得渐开线曲线形状。

　　InvoMilling 方法

　　采用InvoMilling方法可同时将槽铣和车铣工序组合到一起。 采用相同的刀具能够加工任意螺旋角的齿轮，包括渐开线和非渐开线轮廓。切削次数取决于齿轮尺寸和所使用刀具的尺寸。InvoMilling可以发挥现代机床控制和数控机床的高精度作用，以及切削刀具的精度作用，从而可以加工精密齿轮以及精磨削所需要的半成品齿轮。采用最新开发的刀片材质还可获得更高的切削参数，从而获得最优化效率。

　　采用这种方法，还可对轮齿外径倒角，以及在齿根加工不同的凸角、齿廓和半径。每一次切削产生的切屑横截面小，没有所说的侧压力，因而，可将振动倾向降低到最低程度。

　　例如，加工外直齿轮的齿槽时，首先应沿工件的轴方向铣削槽。为了进行随后的切削，齿轮需稍微旋转，与刀具的同步径向插铣相互协调。其结果是通过车铣获得渐开线曲线形状。

　　对于较大的模数，可能需要更多次的切削。对于较宽的齿轮，刀具是在轴向方向偏置的，切削步骤被不断重复。

　　由于每个InvoMilling刀具覆盖了几个模数尺寸，所以，在小到中批量生产中，InvoMilling降低了加工成本。例如，加工模数2到4的齿轮使用相同的刀具，三把刀具就可覆盖模数为2-12的所有齿轮。迄今，采用InvoMilling法铣出的最大齿轮模数是18，直径为800 mm，它拥有缩短齿轮加工交货期、降低成本的明显优势。

　　现代可转位刀片技术

　　现代可转位刀片技术使新方法获得了成功。采用InvoMilling方法，齿轮齿的质量可达到DIN 3962 6级或以上。此外，在有足够刚性的机床上，正确使用刀具，可以达到比Rz 3 微米更好的表面精度。采用精确的刀具路径和精密刀具的InvoMilling方法可以生产出很有竞争力的高质量齿轮。依靠这种方法，可以生成各种齿轮磨削余量。这种方法的低切削力可以在切削时运用更高的切削参数，同时保证小公差所需的精确齿廓。这些优点与这种齿轮加工方法的灵活性相结合，成为齿轮加工的成功因素。

　　所谈到的铣削刀具使用的标准的硬质合金刀片在机床外很容易转动位置，也很容易保存在刀盒内。加工模数为4-10的，齿数小于30的齿轮的InvoMilling用时可以与使用单头高速钢滚齿相比。由于许多工序可以纳入到多任务中，齿轮可以在一次机床装夹内完成加工，其结果是缩短了交货时间和更换产品时间，具有可在生产过程中临时插入产品的优势，有利于单件、小和中等批量齿轮的柔性生产。

　　因此，即使制造齿轮本身的周期时间长于使用滚齿的时间，但缩短了总体制造时间。最后，由于无需等待制造专用刀具，一次新的装夹后就可以开始生产了。通过推出InvoMilling，山特维克可乐满进行了技术升级，采用标准用途机床制造出高质量齿轮，显著地降低了加工成本，提高了灵活性并大大缩短了交货时间。

InvoMilling方法可以使用专用的铣刀CoroMill 161和CoroMill 162（涵盖模数范围2-12）铣削直齿轮和斜齿轮。通过X轴与B轴或者Y轴与B轴联动，切削刀具就能沿着渐开线路径进行加工。因此，齿型变化应与刀具路径（而不是刀具形状）相一致。

（山特维克可乐满）

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