中國(guó)工業(yè)報(bào)：杭機(jī)轉(zhuǎn)向齒條數(shù)控強(qiáng)力成形磨床助力汽車工業(yè)

今年以來(lái)，杭州機(jī)床集團(tuán)公司的機(jī)床銷售形勢(shì)較好，其中前來(lái)訂購(gòu)汽車轉(zhuǎn)向齒條成形磨床的用戶不少。汽車轉(zhuǎn)向齒條成形磨床是杭機(jī)的強(qiáng)勢(shì)產(chǎn)品，在該公司數(shù)控強(qiáng)力成形磨床系列產(chǎn)品中，MKL7150X10汽車轉(zhuǎn)向齒條成形磨床是最具有成長(zhǎng)性的并已批量提供給用戶，在汽車零部件行業(yè)已有較大影響的品種。

汽車轉(zhuǎn)向齒條是汽車齒條齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中的關(guān)鍵件。齒條齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是轎車、小型貨車普遍使用的一種轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)。當(dāng)轉(zhuǎn)動(dòng)汽車方向盤，轉(zhuǎn)向器齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，使與之嚙合的齒條沿著軸向移動(dòng)，通過(guò)齒條將方向盤旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成車輪傳動(dòng)所需要的線性運(yùn)動(dòng)，從而使左右橫拉桿帶動(dòng)轉(zhuǎn)向節(jié)左右轉(zhuǎn)動(dòng)，使轉(zhuǎn)向車輪實(shí)現(xiàn)偏轉(zhuǎn)而實(shí)現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向。在齒條齒輪轉(zhuǎn)向系統(tǒng)中，轉(zhuǎn)向齒條的精度、嚙合度高低非常重要，轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是決定汽車主動(dòng)安全性的關(guān)鍵總成。轉(zhuǎn)向齒條精度差會(huì)造成轉(zhuǎn)向不靈敏、操縱不穩(wěn)，需大幅轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤，不僅影響汽車的操作宜人性，甚至?xí)斐赊D(zhuǎn)向系統(tǒng)故障而導(dǎo)致事故。國(guó)際上，汽車生產(chǎn)大廠曾出現(xiàn)由于轉(zhuǎn)向系統(tǒng)問(wèn)題而召回的事例。

汽車轉(zhuǎn)向齒條齒型部分的寬度一般為200mm左右，加工深度在5-10mm。長(zhǎng)期來(lái)，我國(guó)的汽車行業(yè)大多采用插削、銑削或拉削方法進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向齒條齒型的加工。從這些工藝的實(shí)際應(yīng)用來(lái)看，插削、銑削的精度精度較低，效率一般，而拉削的精度稍好，效率也較高，但是這幾種加工方式的精度和效率都不及強(qiáng)力成形磨削，而且所使用的刀具成本高，加工的柔性較差。國(guó)外，早在上世紀(jì)的60、70年代起就廣泛應(yīng)用了強(qiáng)力成形磨削，德國(guó)斯來(lái)福臨集團(tuán)旗下的Blohm、Maegerle公司都有相應(yīng)的機(jī)床，如Blohm公司的PROFIMAT MT、MC系列成形磨床和Maegerle公司的MMS、MGC系列磨床都能進(jìn)行汽車轉(zhuǎn)向齒的成形磨削加工。德國(guó)ELB公司的MICRO-CUT-A系列磨床系列也能進(jìn)行轉(zhuǎn)向齒條的成形磨削。因?yàn)?，在整體淬硬的實(shí)體材料上直接磨出全寬度齒型可以明顯提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。

2001年以來(lái)，杭州機(jī)床集團(tuán)公司陸續(xù)開發(fā)出一批高檔的數(shù)控強(qiáng)力成形磨床，如能加工航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片的七軸五聯(lián)動(dòng)數(shù)控的MKL7150強(qiáng)力成形磨、MKH450成形磨削加工中心等。這些機(jī)床分別用于磨削航空發(fā)動(dòng)機(jī)精密零件如葉冠、鎖片槽等難切削零件的成形，磨削汽輪機(jī)的葉片、轉(zhuǎn)子槽等，磨削精密數(shù)控機(jī)床中的鼠牙盤、船舶工業(yè)中的葉輪型面等，占領(lǐng)了國(guó)內(nèi)數(shù)控強(qiáng)力成形磨床制造領(lǐng)域的許多制高點(diǎn)，其中的許多機(jī)床都是國(guó)內(nèi)首臺(tái)套機(jī)床，打破了工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)我們的限制和壟斷。2004年以后，為了更好地為國(guó)內(nèi)方興未艾的汽車制造工業(yè)服務(wù)，該公司以汽車工業(yè)中加工批量最大的轉(zhuǎn)向齒條為突破口，通過(guò)深入研究和試驗(yàn)，把該機(jī)床系列中通用性較好的MKL7150×10數(shù)控強(qiáng)力成形磨床成功用于汽車轉(zhuǎn)向齒條的成形磨削加工。迄今為止，機(jī)床已批量提供給國(guó)內(nèi)近10家汽車零部件制造企業(yè)，最多的一家先后購(gòu)置了8臺(tái)MKL7150數(shù)控強(qiáng)力成形磨床。據(jù)了解，機(jī)床總體的使用情況都較好，得到用戶的肯定和贊許。MKL7150數(shù)控強(qiáng)力成形磨床的結(jié)構(gòu)先進(jìn)，技術(shù)成熟，擁有多項(xiàng)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。該機(jī)床的橫向?qū)к壷糜诹⒅胁績(jī)蓚?cè)，其結(jié)構(gòu)在國(guó)內(nèi)較為先進(jìn)。X、Y、Z三軸導(dǎo)軌具有先進(jìn)的結(jié)構(gòu)性和工藝性，進(jìn)給靈敏，加工精度高。機(jī)床采用德國(guó)西門子802D/810D/840D數(shù)控系統(tǒng)，對(duì)工作臺(tái)縱向移動(dòng)、磨頭垂直進(jìn)給、立柱橫向進(jìn)給和砂輪軸電機(jī)進(jìn)行單獨(dú)控制或聯(lián)動(dòng)。有線性插補(bǔ)和圓弧插補(bǔ)等補(bǔ)償功能，能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)磨削循環(huán)。機(jī)床可采用多種成形修整技術(shù)，如臺(tái)面金剛滾輪修整、金剛筆通過(guò)X、Y兩軸聯(lián)動(dòng)修整或采用國(guó)際先進(jìn)的盤形修整技術(shù)，修整成形精度高。機(jī)床縱向有快速進(jìn)給功能，可實(shí)現(xiàn)普通平磨的往復(fù)式磨削。機(jī)床磨削區(qū)域采用全封閉式結(jié)構(gòu)，同時(shí)貫徹強(qiáng)制性安全標(biāo)準(zhǔn)，采標(biāo)先進(jìn)，操作宜人性好。

杭機(jī)集團(tuán)在為用戶提供加工設(shè)備的同時(shí)，還在深入研究用戶工藝后把可靠的先進(jìn)工藝連同機(jī)床一起提供給用戶。針對(duì)汽車轉(zhuǎn)向齒條磨削寬度在200mm、切深在5-10mm，且材料是淬硬的實(shí)體的實(shí)際情況，機(jī)床的磨頭主軸電機(jī)功率高達(dá)77KW，砂輪的寬度最大可達(dá)240mm，是目前國(guó)內(nèi)寬度最大的。砂輪全寬度磨削切深最大為8mm，可實(shí)現(xiàn)高效率的超寬砂輪、超大功率主軸大切深強(qiáng)力成形磨削，掌握這項(xiàng)先進(jìn)技術(shù)的企業(yè)在國(guó)際上也為數(shù)不多。機(jī)床采用臺(tái)式金剛滾輪修整器或者采用臺(tái)式金剛碟形應(yīng)用Y、Z軸聯(lián)動(dòng)實(shí)現(xiàn)成形修整的方法，在最大厚度為240mm的砂輪上修整出齒條齒形輪廓。機(jī)床采用緩進(jìn)給強(qiáng)力深切成形的方式，在砂輪的全寬度上磨削出整體的齒形。轉(zhuǎn)向齒條采用五工位液壓夾具夾緊，一次裝夾五件。機(jī)床的數(shù)控系統(tǒng)為西門子840D系統(tǒng)，在磨削過(guò)程中，除工件裝卸外，均可執(zhí)行數(shù)控程序自動(dòng)完成加工，磨削工作循環(huán)是“粗磨－修整砂輪－精磨”，工藝上采用工件整體淬硬，垂直總進(jìn)給量6.5mm，直接磨出成形齒，單件加工時(shí)間約為4分鐘。但目前國(guó)內(nèi)仍采用把熱處理作為末道工序的工藝流程，在未淬火的材料上磨出齒型，然后淬硬。但國(guó)外有些廠家已把磨削優(yōu)化為末道工序，因?yàn)槿绻谡w淬硬的實(shí)體材料上直接磨出全寬度齒型可以明顯提高加工質(zhì)量和生產(chǎn)效率。當(dāng)然，各個(gè)生產(chǎn)廠根據(jù)自身的設(shè)備、加工批量、生產(chǎn)效率等因素采用不同的加工工藝。如機(jī)床經(jīng)過(guò)荊州恒隆等汽車零部件生產(chǎn)廠的實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證，使用情況很好。該公司所購(gòu)置的幾臺(tái)MKL7150數(shù)控強(qiáng)力成形磨床基本處于24小時(shí)連續(xù)工作的狀態(tài)?，F(xiàn)在，該公司為了充分利用原有的生產(chǎn)設(shè)備，同時(shí)節(jié)約加工費(fèi)用，也為了進(jìn)一步提高加工效率，由原來(lái)的粗磨、精磨分兩刀進(jìn)行，改成在上磨床進(jìn)行成形磨削之前，用銑床在工件上先銑出一個(gè)頂面，再上MKL7150數(shù)控強(qiáng)力成形磨床磨一刀就下料了，每臺(tái)機(jī)床每天的產(chǎn)量在1000件左右。MKL7150數(shù)控強(qiáng)力成形磨床除了用于上述汽車轉(zhuǎn)向齒條外，還可以用于汽車轉(zhuǎn)向搖臂軸扇形齒的成形磨削。

近年來(lái)，我國(guó)的汽車工業(yè)連續(xù)保持高速增長(zhǎng)的發(fā)展勢(shì)頭，2009年全年的汽車產(chǎn)銷分別達(dá)到1379.1萬(wàn)輛和1364萬(wàn)輛，雙雙超過(guò)1300萬(wàn)輛，成為名副其實(shí)的汽車產(chǎn)銷大國(guó)。到2020年，我國(guó)的汽車產(chǎn)量將達(dá)到1800萬(wàn)輛，國(guó)家要求，到時(shí)汽車制造業(yè)所需高端數(shù)控機(jī)床要求80%來(lái)自國(guó)內(nèi)，因此數(shù)控機(jī)床的發(fā)展前景是很好的。有關(guān)專家認(rèn)為，今后10年是我國(guó)發(fā)展國(guó)產(chǎn)汽車裝備的最佳和最后戰(zhàn)略機(jī)遇期。我們應(yīng)該牢牢把握，為汽車工業(yè)提供更多的數(shù)控強(qiáng)力成形磨床，努力拓展成形磨床的應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，象汽車轉(zhuǎn)向齒條這類磨床在技術(shù)上已成熟，國(guó)內(nèi)的汽車零部件廠都可以放心地采用，而不必再進(jìn)口昂貴的機(jī)床。

來(lái)源：2010年5月12日 中國(guó)工業(yè)報(bào)