电子变速箱的生产需要广泛的专业知识和最先进的解决方案,这些电子变速箱提供的技术标准超过了传统内燃机中使用的变速箱的技术标准——使用小型工具进行研磨是其中一个组成部分。

G电动汽车中使用的耳塞不仅设计用于高速和高扭矩,而且非常紧凑。这不仅适用于汽车行业,而且尤其适用于电动自行车等创新型应用。这些小而大功率的电动变速箱激发了设计工程师的灵感,让他们想出更具创造性的解决方案。在许多情况下,它们由轮廓相互干扰的小部件组成,这给生产带来了新的挑战。当涉及到轮齿的硬精加工时,与工艺相关的潜力与高生产成本齐头并进。最经济的选择可能是进行研磨。然而,并非所有的发电磨床都适合生产紧凑型部件。本文概述了相关需求并演示了可能的解决方案。

变速箱制造业不必进行彻底改造,以适应电子移动行业,但肯定会面临一些新的挑战。最重要的是,这包括高功率密度和紧凑的安装空间,其中必须容纳整个动力传动系。与此同时,新的应用领域正在开辟新的销售机会:例如,电动自行车最近越来越受欢迎。它们显著提高了日常生活和休闲时间的活动范围和运输能力。相应地,需求很高。这有利于制造商及其供应商,其中包括齿轮箱制造商。然而,无论是两轮还是四轮,驱动技术都很复杂。重点是由于电驱动电机施加的边界条件(在0到18000 rpm的速度范围内几乎恒定的高扭矩),所需的齿侧负载能力和轮齿的噪声行为。然而,新的挑战不仅限于机加工零件,而且直接影响制造过程。由于紧凑的设计,齿轮箱设计中出现了越来越多具有干涉轮廓的部件。具有蜗杆砂轮标准尺寸的大型工具可快速满足其极限要求。为了避免不得不求助于更耗时、更昂贵的过程,这些工具也必须小型化。

具有干涉轮廓的e形齿轮轴的展成磨削。(提供:KAPP NILES)

识别并克服边界

到目前为止,干涉轮廓齿轮的硬精加工主要是通过不连续轮廓磨削或珩磨来完成的。

与连续发电研磨相比,上述两种工艺在生产率、经济效率或质量一致性方面都有不同的缺点。问题是,直径为300 mm的普通磨削蜗杆太大,无法处理具有干涉轮廓的部件。同时,较小的刀具需要较高的速度才能达到较高的切割速度。然而,以前实施的机器概念并不是针对刀具和工件驱动的高动态要求而设计的。新型高速主轴与工件轴的动态直接驱动相结合,提供了一种解决方案。这使得能够利用生成磨削所提供的优势,该过程具有更短的加工时间、更低的工具成本和非常高的质量一致性。通过选择两个部件“汽车”和“自行车”(如图1和图2所示),可以证明直接与轮廓磨削相比,产生磨削的经济效率。相应的表格-“汽车”(表1)和“自行车”(表2)概述了相关的时间和成本效益。

图1:工件“自行车”:尖端直径:11.8 mm;模数:0.72 mm,齿数:13,面宽:12 mm。
表1:“自行车。”
图2:工件“车”:尖端直径:49.5 mm;模数:1.33 mm;齿数:31,面宽:44 mm。
表2:“汽车。”

满足要求的正确机器

总部位于科堡的机床制造商KAPP-NILES专门从事磨齿系统解决方案,并提供两种机床类型以满足上述客户要求。这两个系列都配备了用于刀具(25000 rpm)和工件(5000 rpm)的高效驱动器。

KNG 350 flex HS采用传统设计,采用单工件驱动。该机器有两种版本:对于手动装载的小型和小批量,以及更大容量,可以使用带有集成环形装载机的自动版本。直径达350 mm的工件可使用该机器加工。该机器通过使用智能组件和独特的人体工程学,缩短了安装时间。

然而,对于大规模生产,绝对值得仔细查看设计预设的机器的非生产时间。KX TWIN系列具有两个工件驱动装置和与实际磨削操作并行执行的加载和卸载过程,为减少非生产时间提供了进一步的潜力。直接在机器中对部件进行在线离心分离,可以在所有已知的自动化概念中遵守“清洁工厂”方法。

其他生产相关要求

除了加工具有干涉轮廓的紧凑部件外,在生产电子变速箱时,还面临以下额外挑战:

齿轮箱(尤其是轮齿)的噪声特性越来越重要。

随着轮齿承载能力的不断提高,齿面拓扑越来越受到人们的关注。在展成磨削过程中,加工后的齿面上会发生自然联锁。使用创新的KN研磨软件,不仅可以提前模拟这种现象,还可以完全消除或精确操作。

另一个问题是表面粗糙度。使用标准工具,可以通过连续生成磨削可靠地获得平均粗糙度深度Rz=2.5至3µm的值。为了满足更高的要求,KAPP-NILES提供了具有两个不同区域的组合工具:一个具有标准砂砾,另一个用于精细研磨或抛光,具体取决于表面要求。这使得粗糙度值Rz小于1µm。齿面接触比的显著增加提高了齿轮的最大承载能力。该工艺的另一个优点是,它可以集成到具有“单件流”的自动化工艺链中,这在目前使用的振动精加工中是不可能的。

结论

生产电子变速箱需要广泛的专业知识和最先进的解决方案,这些电子变速箱的性能超过了传统内燃机变速箱的技术标准。这涉及到挑战,但也为掌握最新生产方法部署的制造商创造了巨大的机会。使用小型工具生成磨削是构建模块之一。如今,KAPP-NILES提供了远远超出传统机床制造业的广泛解决方案。过程监控、零件跟踪和在线质量保证正日益成为现代制造系统的一个组成部分。这意味着即使是高工资地区的制造商也可以在国际竞争中获胜。尤其是当行业痛苦地意识到全球化制造业的脆弱性时,这是一个应对成本压力的巨大机会。