传统的齿轮加工机床与车床、钻床、镗床、加工中心等相比,齿轮加工机床的传动链长,结构复杂,加工过程中切削油消耗量大,油雾和油污污染严重,这些情况表明齿轮加工机床绿色性差。在齿轮加工机床改进设计中可以采用以下技术:
(1)干式切削技术 研究表明,切削液的使用成本超过了刀具及其维护成本,而且造成污染,为此采用了微量润滑切削、冷风切削等干切削的新工艺。日本、德国、美国的试验结果表明,干式切削技术的切削速度和生产效率可达传统加工方法的5倍左右。与湿式加工方法比较,干式滚切加工机床的加工成本可以减低45%,其中,刀具费降低40%,切削液费降低100%,电费降低33%,加工的连接质量更高,而且干净无油雾。实现干式切削技术需要解决的技术关键问题有:
1)使用TiAlN镀层的高速钢滚刀,提高滚切速度,达到180m/min,硬质合金滚刀达到300m/min。工作台转速达到800r/min以上。
2)切削快速分离。减小和避免切削的热量传递给工件和机床,可以采用高压冷风等措施。
(2)少无切削加工技术 采用齿轮冷轧机,直接轧制齿轮,属于绿色加工技术,但是能耗高、噪声大,加工能力有限,有待提高。
(3)数控化技术 使用数控齿轮加工机床或把一般的齿轮加工机床数控化,有利于绿化加工齿轮。主要表现在:
1)数控化有利于简化机床的传动系统和结构,使机床的重量、材料消耗和动力减少。
2)采用数控程序,减少调整所需的时间,提高了生产率。(www.xing528.com)
3)切削速度、进给量等可以按需要任意调节,有利于实现优化得到的最佳切削参数。
4)操作方便,采用密封式加工,降低了劳动强度,提高了安全性,有利于防止切削液溅出。
(4)模块化和结构优化设计技术 齿轮加工机床设计采用模块化设计,可以减少设计工作量,缩短交货时间,有利于机床的再制造、维护和更换零部件。设计中采用有限元的优化设计计算方法,可以在减轻机床零件重量的情况下,更合理地布置机床大件的材料的肋,使其强度、刚度提高,并可以提高其抗振能力。
(5)采用再制造技术 再制造技术(参考本书第7章)用于齿轮加工机床,大量机床零件可以回用,用于再制造新机床,可以减少材料消耗,降低机床成本,达到节能减排的效果。再制造滚齿机的成本,只有相同技术水平的新滚齿机的50%~60%。
(6)其他绿色设计技术 在齿轮加工机床中采用的绿色设计技术还有:采用油雾处理装置净化油雾,采用有效的切屑回收系统分离铁屑与油污等。
绿色设计是齿轮加工机床重要的发展方向。
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