或许真正的螺伞技术在中国--借“浅议中国不是齿轮制造强国”谈

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“浅议中国不是齿轮制造强国”中谈到个别国内厂家，把国外30年的生产设备当宝贝，颇有同感。还谈到高校只会“纸上谈兵”也深有体会。的确，国内对基础研究不够重视，一味的“拿来用”，必然受制于人。
不过也大可不必太悲观。我们国家还是有一批科研工作者在齿轮方面有卓越的成就。比如吴序堂的著作《齿轮啮合原理》，比如王小椿的著作《Advanced Theories of Hypoid Gears》等，跟国外的齿轮著作相比有过之而无不及。我们可以有这么好的理论，也就完全有可能做出好的齿轮。在理论的基本上只要肯下工夫，多实践，做出好的齿轮只是时间问题。

使用国外齿轮加工机床，使用国外加工软件是国内螺伞加工中普遍的做法。那么如何改变这种局面呢，这里有三个思路：
一是 应用国内自己螺伞设计软件，在国外的机床上 加工螺伞；
二是 应用专用CAM软件，通用加工中心 加工螺伞；
三是 打造国内自己的 专用多功能齿轮加工中心 加工螺伞。

第一种思路，应用国内自己螺伞设计软件，在国外的机床上 加工螺伞；
国内也有一些螺伞设计软件，根据设计参数完成机床调整卡，再按调整卡去调整机床。想必螺伞行业的朋友们都知道几种国内螺伞设计软件，其中的优势不想多说。说一下设计软件的思路。1.从啮合原理出发，设计一款螺伞齿，将齿轮的接触区、接触应力、弯曲应力、误差敏感性等通过优化调整到一个综合的最优，2然后，再考虑用现有机床如何去实现它，从而再设计用于机床加工的调整卡。这种方法设计的软件，不同于市场上基于经验公式的同类产品。它更科学，实践中生产出的螺伞质量也非常高。
此软件在国内30多家齿轮公司使用，已有近20年。生产的螺伞对背锥对齐，无需其它调整，接触区便良好呈现，由于良好的接触区，在车间试验时，齿轮对在转动当中，除了风声，几乎听不到任何声音。在实际使用当中其强度、精度、可靠性方面都超过格里森齿轮。当然使用过软件的人最有发言权，可以听听他们的评价。
花数十倍的价钱去购买格里森的软件，为什么不尝试优秀的国内软件呢？

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第二种思路：应用专用CAM软件，通用加工中心 加工螺伞；
1）使用加工中心替代传统的专用齿轮加工机床
传统的齿轮加工都是在非常专业的齿轮加工机床如滚齿机、插齿机、铣齿机、磨齿机等机床上完成的。每一种齿轮的每一道工序都要配备不同类型的机床。对于大模数、小批量的工业齿轮，传统的生产方式是非常不经济的，不仅需要巨大的固定资产投入，而且各类专用刀具的价格昂贵，供货周期很长，无法快速响应市场需求。更严重的问题是每一台机床只能完成某一特定品种齿轮的特定工序，因而设备之间经常会出现负荷不平衡的问题，导致某些机床经常闲置，成本无法回收，而另一些工序上的设备又会成为企业产能的瓶颈。
采用五轴联动加工中心替代传统的大齿轮加工设备，即使只投资一台设备，也可以获得所有品种齿轮的全工序加工能力。如果以后发现产能不足，只需要逐渐增加设备来提高产能，而不需要考虑各工序产能是否平衡的问题。而且这种柔性工业齿轮生产线还具有生产准备周期短、运行费用低的优点，非常适合单件小批量的大模数工业齿轮的制造。即使将来企业转型，这些五轴联动数控铣床完全可以用于箱体、模具或叶轮、叶片类加工，不存在设备闲置的问题。
2）多轴机床是否发挥效能取决于CAM软件的优劣。
对于大多数用户来说，即便购置了五轴联动数控机床，要想充分发挥其效能，也绝不是一件容易的事情。采用上述工艺方案的主要障碍应该不是一台或多台五轴联动数控机床的购置，而是缺少专业化的齿轮加工CAM软件。
格里森提供计算卡，可以通过计算卡调整机床，加工出螺伞。但是格里森从来不告诉你计算卡里的数据是怎么得的来。国家曾组织一大批专业人员专门破触格里森螺伞技术。花费大量时间，最终也不过是大概知道格里森齿制齿轮的计算方法。而此时格里森齿制齿轮技术早已有了新的发展。
为什么去破解别人的东西而不自己设计一种新齿制的螺伞呢？
如果知道知道螺伞齿面每一个点的精确位置，编制CAM软件，那么可以在加工中心上便可以高精度的加工出来。这样就避免去调整什么机床参数。普通的加工中心技工便可完成操作。这是一种与以往用运动合的方法制造齿轮完全不同的方法。
运用加工中心，运用自主开发的CAM软件加工高质量的螺伞，国内技术早已成熟。请看下面的几张图片：




3）应用加工中心加工齿轮的效率
对于加工中心加工齿轮的效率问题，相信好多人都有疑虑。通过合理的使用刀具，合理的选择刀具轨迹，应用加工中心加工齿轮也具有很高的效率。对于加工通常螺旋锥齿轮（精度ISO5-6级），模数20～25是一个分界线，在此之下可能传统的加工方法在加工效率方面能略占优势，但超过此界线，加工中心就具有明显的优势。

但对于高质量的螺伞和小数模数的齿轮（精度4-5级），无论模数大小，多功能齿轮加工中心占优。同样，对于整体人字齿轮，以及一些轴类齿轮、特殊齿轮等无论模数大小，加工中心都占有绝对的优势。
更进一步，如果采用专用多功能齿轮加工中心加工螺伞，那么它比传统加工方法有绝对的包括效率方面的优势。打造自己的 多功能齿轮加工中心 也是下面要说到的第三个思路。它将彻底的解决运用加工中心加工齿轮的问题，也完全可以替代格里森机床和软件。
欢迎讨论和指正。

小天

大师你现在能用加工中心做齿轮吗   我看到囯内用加中心做铣磨齿但是对程序要求还是很高

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小天 发表于 2014-8-16 19:20

                               
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大师你现在能用加工中心做齿轮吗   我看到囯内用加中心做铣磨齿但是对程序要求还是很高

可以，在07年我们就可以用加工中心加大型硬齿面螺伞和整体人字齿轮。

你说的“到囯内用加中心做铣磨齿”，是在上海机床展看到的大连光洋科技工程有限公司展位上看到吗？他们用的便是我们公司的技术。这种加工方式在国内并不多见，原因像你说的一样，对代码的质量要求很高。

看到论坛里的有些前辈，沉迷于依靠其它软件建模，或者什么计算小软件。似乎大家对此也感兴趣。其实这是一个错误的方向，不能真正计算齿面的精确的数学模型，不能计算出真正具有最高加工效率的刀具轨迹，光做个模型有什么用？做出来的模型再好看，对加工有任何帮助吗？非常不理解论坛里的人为什么只对这种东西感兴趣。

我们在07年的时候在上海某公司完成应用加工中心直径1.7米，硬齿面，螺伞，不是样品，是产品。当时好多专家认为加工中心加工螺伞是无稽之谈。加工时也有一些在场的所谓专家，明明白白看到加工中心加工螺伞，愣是不承认，说那不叫螺伞。到现在好多年了，仍然好多人不相信加工中心加工齿轮的可行性。总是抱怨中国没有好技术，没有好机床，比不上国外的。是的，把国外的当成宝，认为只有国外的才是好的，反过来又怨国内没有好东西，悲哀。这算不算是一种极不自信做法。

前面说到的三个思路不是构思，是我们正在做的事情。用于国外机床加工的计算调整卡软件，用于加工中心的加工代码，以及多功能齿轮加工中心。我们都有现成技术和产品。大型硬齿面螺伞，整体人字齿，用加工中心加工，我们在国内是最早的一家，所有的技术包括数学模型和代码，都是自己完成。

asdheng

请问前辈的刀位轨迹，是自己根据计算得到齿面数据点和此点的法向量得到的，没有借助其他商用CAM软件吗？还有就是对刀轨的后处理也是自己做的吗？
还有点不是很明白的就是，如果根据齿面数据点进行加工，计算所得点都是离散的，怎么保证加工中心完全覆盖到整个齿面？加工效率怎么样，相对传统齿轮机床，加工时间上有有优势吗？
希望前辈不吝赐教！

一地鸡毛09

鲁主，你是什么公司

吉布提

        说几点不同意见，希望我说的心平气和，你听的心平气和。
   1，金属切削原理和工艺理论认为，铣加工相比磨削加工，精度和粗糙度都要相差二个以上等级。这是切削机理和材料特性共同决定的。
   2，螺伞齿轮的齿面属复杂曲面（一般曲面指球面或椭球面等）。用数控机床解决复杂曲面加工的技术能力是有限的。提高复杂曲面加工技术的精度是世界难题。我国制造的潜艇在关于噪音方面正迫切需要解决该难题（螺旋浆的曲面加工精度）。仅从理论上说，用插补或拟合得到的复杂曲面当然不比用共轭(或范成)得到的复杂曲面精确度高一些。
   3，前些日子也见过一位同行提出用六轴联动数控技术加工新型螺伞齿轮的文，并由此创新一个载荷大、精度高的新齿形，看后便让它过忘了。这里我想说的是: 你可能对数控机床的认识有误区，数控技术解决的是控制问题，即将手动控制过程变为计算机控制技术，以此提高效率、定位精度、重复定位精度等。然而，计算机（数控机床伺服系统）每发出一个脉冲指令，其后的执行距离还是由机械传动零部件来完成的，由于传动误差值多数不是固定的，因此，也不能用预置补偿来解决问题。上次那位同行说数控机床正常加工精度可达正负0.001mm，其实这是机床数控系统执行精度，非机床最终加工精度。决定机床最终加工精度的主要还是机械传动精度。一般的机床厂合同书上只会承担最高正负0.01~0.015mm 定位和重复定位精度的责任，六轴联动则精度会再差一些。

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asdheng 发表于 2014-8-21 09:47

                               
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请问前辈的刀位轨迹，是自己根据计算得到齿面数据点和此点的法向量得到的，没有借助其他商用CAM软件吗？还有 ...

如果计算时借助其它软件，那么你便没办控制得到数据点的误差，因为你不知道它的算法是什么。得到的模型或者还行，或者就只是样子像而已，目前比如业内公认最好的软件之一UG，它内部的算法在做复杂曲面时至少目前是不够的，我有充分的证据说明这一点，不想细说。
之所以说到刀位轨迹，主要是一个加工效率问题，大家都明白，肯定有一条最好的刀位轨迹，使加工出来的件，又快又达到质量要求。那么如何得到呢，靠UG吗？靠看上去漂亮的图形吗？靠什么计算小软件吗？关于加工效率我在一楼还是二楼的帖子里说到了，请查看一下。


至于说到离散的点，如何覆盖整个齿面，我想你是想问离散的点如何形成连续的轨迹，其实就是用插补。如果取得的点够密，那么直线连过去也是可以的，只要精度够（当然实际不一定可行。点与点距离趋于无穷小的过程，即便是直线连接，也能逼近理想轨迹）。之所以用插补，就是可以少用一些点达到一同样的精度。这都是基本的东西，不多说。这里面的重点在于，用多少的点，用什么样的插补，便可达到需要的精度。

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吉布提说的其实还是普通机床和数控机床的精度问题，我以为都不用说了，数控机床是末来的一个发展趋势（并不是说马上取代），这是有目共睹的事实。不过我还是一条一条给说一下，也希望你看到后有个回复。

1.过时的金属切削理论只适用于软材料的加工，用好的铣切风冷加工HRC60的硬齿面，完全能达到0.8μm的表面粗糙度。这已经被采用我们软件公司加工的数千对大模数螺伞和上万对无退刀槽人字齿轮所验证。

2.我们的齿轮软件不采用拟合技术，每一个点的值都可以达到任意精度，故没有计算误差。

3.现代数控机床，无论是滚齿机，磨齿轮机或螺伞铣齿机，都是全数控的，是用五轴或六轴联动模拟传统机床的复杂结构。在执行精度方面一点都不优于加工中心。我们实测过，德国  五轴加工机床，在有效齿面宽度范围内就可以达到0.003的定位精度和0.001的重复定位精度。


另外，采用脉冲伺服电机的数控系统那是一二十年前的事了。现代的数控系统采用总线技术，总线技术的分辨率是纳米级的。

应用老的观念，故步自封，也就罢了；可是用老的观念来否定新的东西，其不是误导了别人？

dxs666

受教了，楼主。