早在公元前400年，中國(guó)已開始使用手工修銼成形的齒輪。1540年，意大利的J.托里亞諾在制造鐘表時(shí)制成一臺(tái)使用旋轉(zhuǎn)銼刀的切齒裝置。1835年，英國(guó)的J.B.惠特沃思獲得蝸輪滾齒機(jī)的專利。1858年，C.席勒取得圓柱齒輪滾齒機(jī)的專利。以后幾經(jīng)改進(jìn)，直至1897年德國(guó)人H.Pfauter制成帶差動(dòng)機(jī)構(gòu)的滾齒機(jī)，才圓滿解決了加工斜齒輪的問(wèn)題。20世紀(jì)初，由于齒輪需求量迅速發(fā)展，特別是為了滿足汽車工業(yè)的生產(chǎn)需要，又先后出現(xiàn)了插齒機(jī)、刨齒機(jī)、銑齒機(jī)、磨齒機(jī)、剃齒機(jī)和珩齒機(jī)。經(jīng)過(guò)半個(gè)世紀(jì)的發(fā)展，形成了滾、插、剃、珩、磨的齒輪加工基礎(chǔ)。
在當(dāng)前的齒輪制造業(yè)中，各家公司的齒輪加工工藝大致相同。汽車齒輪大多數(shù)采用滾齒－剃齒－熱處理－珩齒工藝，少數(shù)企業(yè)和部分轎車企業(yè)采用滾齒－熱處理－磨齒工藝，而重載齒輪傳動(dòng)業(yè)則普遍采用滾齒－熱處理－磨齒工藝。滾齒在汽車齒輪加工方面占據(jù)了70% 以上的份額，可見(jiàn)滾齒在齒輪加工領(lǐng)域的作用不可替代。
隨著時(shí)代發(fā)展，各公司對(duì)滾齒機(jī)的效率和質(zhì)量要求越來(lái)越高，有些用戶要求CPK≥1.67以及fα、fβ、Fp達(dá)DIN 6級(jí)標(biāo)準(zhǔn)。另外，高可靠性和高數(shù)字化程度也是各公司的重點(diǎn)考慮范圍。目前，滾齒機(jī)一般有粗、精加工兩種，粗加工精度低于8級(jí)，一般精加工為7～6級(jí)，高精度精加工則高于6級(jí)。
滾齒機(jī)技術(shù)的發(fā)展
滾齒機(jī)制造技術(shù)的發(fā)展可劃分為機(jī)械式滾齒機(jī)和數(shù)控滾齒機(jī)兩個(gè)階段。
傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)式滾齒機(jī)，其特征為各主軸采用機(jī)械式的傳動(dòng)形式，包括差動(dòng)、分齒、工件軸、滾刀軸和進(jìn)給等。由于傳動(dòng)鏈固有的理論誤差和安裝間隙，造成速度很慢，精度很低。工作時(shí)，滾刀裝在滾刀主軸上，由主電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪副和蝸輪副驅(qū)動(dòng)作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；刀架可沿立柱導(dǎo)軋垂直移動(dòng)，還可繞水平軸線調(diào)整一個(gè)角度。工件裝在工件軸上，由分度蝸輪副帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)，與滾刀的運(yùn)動(dòng)一起構(gòu)成展成運(yùn)動(dòng)。滾切斜齒時(shí)，差動(dòng)機(jī)構(gòu)使工件作相應(yīng)的附加轉(zhuǎn)動(dòng)。工作臺(tái)(或立柱)可沿床身導(dǎo)軌移動(dòng)，以適應(yīng)不同工件直徑和作徑向進(jìn)給。
在CIMT 2007上展出的GENESIStm 130H數(shù)控滾齒機(jī)
隨著數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)了1～3個(gè)軸數(shù)控化的滾齒機(jī)，其中的一部分軸采用伺服電機(jī)數(shù)字化控制。直到20世紀(jì)80年代，世界上才出現(xiàn)真正意義上的六軸數(shù)控滾齒機(jī)。在過(guò)去的20年中，數(shù)控滾齒機(jī)的發(fā)展可以劃分為4代。
第一代數(shù)控滾齒機(jī)的工件軸和滾刀軸等采用傳統(tǒng)的蝸桿蝸輪副傳動(dòng)，速度依然較低，但精度有所提高。隨著刀具技術(shù)的發(fā)展，切削線速度有了很大的提高，原來(lái)的滾齒機(jī)已不能滿足刀具的高速切削要求，于是更快的第二代數(shù)控滾齒機(jī)誕生。其工件軸和滾刀軸采用齒輪副傳動(dòng)，速度有很大的提高。格里森鳳凰牌125GH是第二代數(shù)控滾齒機(jī)的代表。
GENESIStm 130H的人造大理石床身
第三代數(shù)控滾齒機(jī)于90年代末期出現(xiàn)，它與世界上兩大齒輪裝備巨頭的合并不無(wú)干系。差動(dòng)機(jī)構(gòu)滾齒機(jī)發(fā)明人H.Pfaute創(chuàng)辦了PFAUTER公司，100多年來(lái)，PFAUTER公司不斷探索，使?jié)L齒機(jī)制造技術(shù)始終處于世界領(lǐng)先地位。1997年，世界著名錐齒輪制造商——美國(guó)格里森公司成功收購(gòu)德國(guó)PFAUTER公司。通過(guò)技術(shù)的強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)手，第三代數(shù)控滾齒機(jī)GP系列誕生。其以全直驅(qū)技術(shù)的利用為特征，工件軸和滾刀軸的直接驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)了真正意義的全閉環(huán)控制。直驅(qū)技術(shù)的使用，保證了高速度；電子齒輪箱和機(jī)械間隙的數(shù)控補(bǔ)償，保證了高精度。這時(shí)，數(shù)控滾齒機(jī)似乎進(jìn)入頂峰。
作為齒輪技術(shù)和裝備的領(lǐng)導(dǎo)者，近10年間，基于多年的齒輪機(jī)床制造經(jīng)驗(yàn)以及不斷的創(chuàng)新意識(shí)，格里森公司又開發(fā)出第四代滾齒機(jī)GENESIStm 130H，這也是當(dāng)今世界上唯一的第四代數(shù)控滾齒機(jī)。GENESIStm 130H采用“三合一”的人造大理石床身，只有在高精度磨床上才使用的床身被應(yīng)用于粗加工機(jī)床，可見(jiàn)粗加工對(duì)于后續(xù)工序的進(jìn)行影響很大。同時(shí)，GENESIStm 130H還應(yīng)用了快速上下料機(jī)構(gòu)、干切技術(shù)、快換夾具、人性化的人機(jī)界面、安全集成模塊等最新技術(shù)。數(shù)控滾齒機(jī)朝著超高速、超精度、超可靠性、超數(shù)字化方向發(fā)展。
第四代數(shù)控滾齒機(jī)——GENESIStm 130H
格里森 GENESIStm 130H 立式滾齒機(jī)具備突破性的新設(shè)計(jì)，可以優(yōu)化干切程序，顯著減少占地面積，大大改善節(jié)拍時(shí)間。床身采用先進(jìn)的人造大理石的整體性框形結(jié)構(gòu)，將傳統(tǒng)的床身和機(jī)床立柱、尾架立柱鑄造為一體，兩立柱上部用橫桿共同組成整體框架。采用人造大理石的優(yōu)點(diǎn)在于，它不會(huì)因?yàn)闀r(shí)間的推移、溫度的變化而降低精度。另外，它比常規(guī)鑄鐵床身的制成速度更快、更精確，具有更高的剛度。這既保證了優(yōu)越的減振效果
