变速器制造商会转向不圆车削吗？

Weisser 的超高速椭圆车削 (HOT) "out “圆形”加工单元可对铝和钢制成的内燃机、硬化凸轮轴、多边形轮廓或形状以及汽车燃油泵等应用的往复式活塞进行硬质和软质加工。

汽车变速器继续发展。他们还继续对内部轴组件使用花键和收缩配合连接。然而，德国南部机床制造商 Weisser 研发部门的总工程师 Reiner Jörg 表示，多边形联轴器或多边形轴毂连接是传动部件这些传统连接方法的一个很好的替代方案。

“多边形联轴器并不是什么新鲜事，”他说。 “旨在消除与花键和键轴附件相关的常见故障问题，通用多边形系统是一种经过验证的优越方法，用于制造更坚固、更精确并具有更长使用寿命的苛刻机械连接，因为有效的载荷分布实际上消除了点接触，最大限度地减少应力疲劳和变形。多边形比任何其他轴附件具有更大的扭矩容量。力传递和额定载荷经过优化，通常可以使用更短的轴连接并节省宝贵的空间。在变速箱等较小空间内减少加速质量有助于实现上述燃油效率。”

尽管如此，他说汽车制造商还没有为他们的变速器采用多边形联轴器。原因之一是零件难以加工。然而，Weisser 的非圆形车削技术可以改变这种情况，使制造商能够在一台机器上通过一个设置车削完成的多边形形状。这种能力可以使非圆车削成为一种更有效的替代轮廓铣削和磨削工艺的方法，这些工艺通常用于生产传统的汽车轴-轮毂连接。

自 1993 年推出以来，非圆车削已用于对铝和钢制成的内燃机、硬化凸轮轴、多边形轮廓或形状以及汽车燃油泵的往复式活塞进行硬质和软质加工。现在，Weisser 正在与原始设备制造商 (OEM) 合作开展多个项目，以展示该工艺的广泛采用如何使用多边形联轴器取代传统的轴-轮毂连接变得可行。

多边形轴旨在消除常见故障问题与花键和键轴附件相关联。多边形比任何其他轴附件具有更大的扭矩容量。力传递和额定载荷经过优化，通常可以使用较短的轴连接来节省空间。

例如，该公司的超高速椭圆车削 (HOT) 非圆加工系统是一个单独的单元，与该公司的 Vertor 立式车床集成在一起。工件主轴与刀具的生径进给轴相互作用产生椭圆或不圆的形状。

刀具切削刃沿与 X 轴相同的方向移动，并垂直于工件主轴轴线。切削刃可以在这个假想平面上可变地定位，以产生径向和正面轮廓或半球形不圆度。 Weisser 使用直线驱动器而不是滚珠丝杠来加速椭圆形车削单元。

动态驱动的功率部分用于质量的加速，部分用于加工过程中作用在刀具切削刃上的力。切削刀具可以在径向摆动运动中加速高达 130 Gs。即使是最新的 Siemens 和 Bosch Rexroth CNC 控制器，这种加速度水平也非常高，大多数应用只涉及 30 到 90 Gs 的加速度。

“对于给定的不圆度，工件的最大允许转速与由摆动驱动器产生的刀头的最大加速度有关。 30 Gs 的标称加速度有助于实现最高精度和一流的表面光洁度，”Jörg 说。

刀具切削刃的移动在X 轴的方向，因此垂直于工件主轴轴线。切削刃可以在这个假想平面上进行可变定位，从而可以产生径向和正面轮廓或半球形不圆度。

尽管标称加速度很高，但据说特殊的减震性能通过限制施加在机器底座结构上的力来确保精度。 “我们的系统通过将加速功转化为动能来补偿加速力，因此消除了机器振动并实现了高表面质量，”Jörg 解释说。 “由于集成了切削力补偿，净切削力（被动力）几乎可以完全抵消。”

Weisser 的一位客户在不到一分钟的时间内通过一次设置和四次车削走刀制造了多边形凸轮，包括端面加工和倒角操作。在 1,500 rpm 时，非圆车削单元每转产生 0.1 毫米的进给率和 0.8 至 2 毫米的切削深度。零件精加工精度为±10微米。

另一个比许多国际竞争对手更进一步的客户已经使用 Weisser 的 HOT 技术将多边形联轴器集成到新开发的变速箱中。 “客户将花键轴替换为七档中的多边形轴，这将轴长度从 20 毫米减少到 12 毫米，因为多边形比任何其他轴附件具有更大的扭矩能力，”Jörg 说。 “因此，可以使用更短的轴连接并节省宝贵的空间。”节省空间有助于优化一档传动比，原设计遇到疲劳问题。

Weisser 将其 HOT 技术用于多边形轴毂连接，迄今已售出约 100 台带有集成式外圆车削装置的机器。它现在提供带有自动换刀装置的 Vertor C 立式车床，以实现更灵活的加工。根据 Jörg 的说法，目前可实现的精度受到 CNC 控制器容量的限制。 “如果您以 1,800 rpm 的速度运行您的机器，并希望使用我们的非圆车削装置以 1 度的分辨率加工您的零件，则控制器必须每秒处理 9,180 个信号。我们谈论的是纳秒级的分辨率。这是限制因素。但我们正在努力将这些系统边界进一步限制在微米公差水平上。”