螺旋伞齿轮在5轴加工中心上的切削加工

　　图1 Vertex 5轴加工中心在配置耳轴式旋转工作台以后，可以车削齿轮的端面、加工内孔的最后形面以及通过一次性调试装卡完成整个齿轮的加工

　　现在出现了一种新的加工方法：即使用5轴加工中心来加工中、低批量的高精度环形齿轮。Mitsui Seiki(三井精机)公司的CNC数控立式和卧式加工中心即有这样的作用。

　　一般来说，采用手动齿轮滚刀或专用CNC数控齿轮切削加工机床是生产高精度环形齿轮最快和最有效的加工手段，特别适用于大批量生产使用。对于中、低批量的齿轮加工生产来说，现在出现了另一种新的加工方法，这就是采用5轴加工中心。Mitsui Seiki USA(三井精机美国公司)声称，它的一些客户正在使用其CNC数控立式和卧式加工中心切削10～14级应用于航天和发电行业的环形齿轮。显然，对于这些应用领域而言，零件的生产批量还不够高，没有理由采用专用齿轮加工机床，但它要求所采用5轴加工中心的生产能力，能够满足高精度和复杂几何形状的加工需求。

　　例如，该公司的Vertex VMC立式加工中心就可以用于加工直径达16 in(1in=25.4mm)的大型螺旋伞齿轮。这个机型中的一种专用版机床安装了一套轴摇摆式旋转工作台，可用于精密车削加工操作。在采用这一配置以后，可在机床上完成多达3种的车削加工操作，还包括齿轮轮圈和轮齿的铣削加工。这些加工可在齿轮进行热处理之前的一次性调试装卡后完成。

　　专门为这一应用领域开发的软件是一项重要的技术，使齿轮在这一等级机床上的切削加工获得了成功。三井精机公司与CNC Software公司(Mastercam CNC编程软件的合作生产商)，共同创建了生成螺旋伞齿轮复杂几何形状刀具路径的编程程序。

　　螺旋伞齿轮的加工也可以采用一台5轴HMC卧式加工中心。该公司报告说，5轴加工中心之中的一种最大机型——HU80A-5X型卧式加工中心，正用于生产直径高达35in的齿轮。三井精机公司的销售工程师Mark Speier先生说：“在这种机床上生产齿轮的好处之一是：可以在同一台机床上加工变速齿轮箱和齿轮箱体，甚至生产减速齿轮箱。齿轮箱体是一种精度要求极为严格的工件。这两种零件的精度，对电动机终身的传动性能有着直接的关系。”按照Sperier先生的说法，齿轮被安装在一个平面上，然后旋转90(或其他适当的角度)，以便使端面铣刀在进行粗加工的同时，能够在最佳的角度上切削加工齿轮的轮廓。该公司还在为这一机床的车削操作配置新的装备，这样用户就能够在一次性调试装卡后达到高效加工生产的目的。

　　从加工设备的经济性、减少零件的搬运处理过程、一次性调试装卡所具有的精度以及提高工艺控制水平等因素考虑，在5轴机床上生产低批量齿轮的整体成本费用可以与传统的齿轮切削机床相媲美。