自動化產(chǎn)線加工中，齒輪如何才能不變形

一往冇前

案例背景

G&M公司過去每生產(chǎn)一種齒輪，批量可達(dá)到數(shù)十萬，這種生產(chǎn)方式如今不再可行。面對小批量，即時交貨的需求，自動化制造單元可以快捷地從一種齒輪生產(chǎn)切換到另一種齒輪。這樣每次加工的數(shù)量可能變少了，但工件精度要求更高，制造單元每天都需要換裝。

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工件夾持對于單元靈活性的意義
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制造單元的工具夾持方式必須讓工廠能夠快捷的實現(xiàn)換裝，同時還可以自動化系統(tǒng)裝載工件。對于這樣的單元化制造方式，如果工件夾持失敗或者換裝時間過長，或?qū)е轮圃靻卧�生產(chǎn)停滯。

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硬車削加工通常采用的卡盤設(shè)計會使用一個三到六觸點的卡爪。但是，滾銑加工和熱處理時可能導(dǎo)致輪齒變形，這種變形會影響夾持。若卡爪卡住變形的輪齒，整個工件的放置角度會偏斜，影響檢查，可能會導(dǎo)致工件報廢。為了解決這個問題，通常需要耗費大量時間進(jìn)行一系列檢查和調(diào)整，不斷重復(fù)，直至齒輪位置正確。

齒輪加工專用筒夾
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專用型筒夾的夾頭并非夾持在齒輪直徑的幾個點上，而是將筒夾緊固在輪齒的所有點上，提高精度，同時確保齒輪直徑同齒距線保持準(zhǔn)確的相對關(guān)系。除了提高精度外，這種工件夾持方式還可以提高可重復(fù)性和齒輪圓柱度。

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BT型筒夾的原理：這是一種卡銷式安裝系統(tǒng)，類似于照相機鏡頭的固定裝置。筒夾的夾頭更長，有兩個支撐點：錐形頭提高了精度，后端面提高了平行度。為了夾持齒輪，夾頭采用了輪齒形狀。通過氣流感應(yīng)，筒夾可以探測工件位置是否不當(dāng)，若出現(xiàn)這種情況，將提醒機床操控員。

大部分機械加工廠都在關(guān)注更換筒夾的時間，但這不是最重要的。最耗費時間的是為了將工件放置到正確位置而進(jìn)行兩三次調(diào)整。這種夾持所有輪齒的方式可以避免偏移，基本上對所有輪齒位置取平均，更準(zhǔn)確的夾持變形齒輪對于工廠的全自動化制造單元而言非常重要。

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筒夾與自動化制造單元的整合

通過自動化方式裝載這種筒夾是比較困難的。機器人可以輕松的將齒輪裝載到傳統(tǒng)針式夾具的三個或六個夾針上，但是對于筒夾而言，則需要對機器人運動進(jìn)行編程，輪齒為螺旋形，導(dǎo)致問題更加復(fù)雜。

解決辦法是研發(fā)全自動化裝載程序。首先，制造單元的機器人會抓住齒輪前部，然后將齒輪放在車削機床的筒夾上。然后，機器人進(jìn)行一次自由浮動式旋轉(zhuǎn)軸定向。隨著機器人施加內(nèi)向壓力，自由浮動狀態(tài)基本可以讓齒輪自我引導(dǎo)至筒夾內(nèi)，這同手動裝載齒輪時手部運動方式基本類似。

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換裝過程通常需要數(shù)小時，盡量在日班期間的上午完成換裝，這樣下一次輪班時就能開始生產(chǎn)。除了工件夾持變化，兩項加工任務(wù)之間的切換也需要更改整個制造中心的刀具、程序、機器人、檢查方式、流程內(nèi)測量方式和表面加工工藝。

圖示筒夾可以圍繞輪齒周圍均勻夾持，保證輪齒的輕微變形不會導(dǎo)致工件偏移或者延長設(shè)置時間。

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使用專用的筒夾要配合自動化制造單元實際上需要面臨一定的風(fēng)險，與自動化系統(tǒng)的兼容性需要重新設(shè)計并解決，但是夾持方式的改變帶來好處也是顯而易見的。過去使用的其他工件夾持方式要求在每次換裝時進(jìn)行微調(diào)，新夾持方式一旦確定了位置，就可以在一次夾頭或加工換裝到下一次切換之間保持較高的可重復(fù)性，不需要進(jìn)行調(diào)整。

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