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朋吉提供齒輪最佳解決方案

摘要"

齒輪,最常用的機械元件之一,被廣泛地使用在機械傳動裝置中。
台灣機械產業年產值超過一兆元,在國際間最大的優勢就是高性價比,但在高階加工設備市場還是以德國、日本等國為首。
面對全球激烈的競爭與挑戰,尤其在高精密齒輪加工上,品質成為產業決勝的關鍵。

關鍵詞:朋吉、齒輪、工業4.0、智慧製造

成立於2009年的朋吉實業,是一家專業的機械設備與五金供應商。其技術團隊專精於齒輪領域逾二十年,擁有雄厚的齒輪加工與刀具設計能力;豐富實務經驗搭配時下尖端技術,更是成功協助客戶進行產業升級並量身打造「齒輪最佳解決方案」。不僅讓客戶提高生產品質,達到高精度的要求,更透過生產線最佳設計與規劃,達到提升效能、提高競爭力的目標。在精密齒輪加工市場中,取得重要的一席之地。
朋吉所引進的刀具:日本小笠原滾齒刀OGASAWARA、英國Dathan鉋/插齒刀、Skiving滾插刀都是百年大廠;齒輪加工機台設備更是全球頂尖、深耕超過60年製造設計經驗的知名品牌- 德國利勃海爾LIEBHERR,旗下的齒輪加工機:滾齒機、鉋齒機、磨床與Skiving機台皆是業界佼佼者。
近年高精化發展趨勢明顯,朋吉同時也提供德國MYTEC高端客製精密夾具與NORIS液壓螺帽、STEPHAN JUST鑽石修砂器和CBN電鍍砂輪等;適用於各種對高精度化要求的機台與應用,並且可搭配自動化的規劃,達到最高且最快的效益。

自動化的第一步-液壓夾持

德國MyTec-Hydraclamp 是將無縫接連技術實限於液壓膨脹工具的先驅。
高精度車削、齒輪加工、測試與量測方變的卓越夾持表現,源於充分驗證的技術、完美的結構加上特殊材料的應用。在機械工程、汽車、航空、農業、食品與藥物製造等領域,獲得無數客戶的高評價。尤其在工具與機床製造更是享有名譽。
MyTec- Hydraclamp除了無縫(Seal-less)系列,亦有可更換套筒(replaceable sleeve)系列。
另外,德國NORIS液壓螺帽則適用於任何鎖固之處,標準密封系統適用溫度高達80℃,價格經濟實惠,使用上簡單易懂,可快速操作,只需使用附之六角板手將螺絲鎖入,液壓油流入環槽升高塞環,由活塞環鎖定防止掉出。
朋吉已有許多協助產業升級的大量實績,客戶遍及各產業,小至諧波減速機,大至風力發電用齒輪,朋吉皆扮演最佳夥伴,回應客戶的信賴,提供最佳解決方案。拿最近很熱門的Skiving解決方案為例:以往在齒輪內齒加工上,多採用插齒或是拉齒加工,有耗時或精度控制困難之問題,我們將利勃海爾Skiving3旋風加工機,搭配英國Dathan滾插刀,把機台、刀具、磨銳與加工know-how作有效整合,提供業界一套最有效的解決方案,使用者可快速獲得加工參數,並搭配最適合的刀具,不僅可讓刀具壽命達到最佳化,大幅節省刀具成本,更可讓加工更快速順暢,提升設備營運效能,是內齒加工的一大突破。

 

 

 

大模數滾齒刀的選擇 

在需要大模數齒輪的汽車工業及重工產業,模數越大(大於12mm)的滾齒刀較難製作且價格較昂貴,異常磨耗或切削皆將造成極大損失,因此刀具的耐用度成為關鍵要素,除了一體式滾齒刀,朋吉提供另外兩種選擇方案。

(1) FUBRI 重切削滾齒刀
     (Heavy duty Hob)

義大利Fubri為此大模數滾齒刀的最前線,其交期和精準度是最大的優勢,Fubri的產線最大特色為「彈性」與「速度」。Fubri內部獨立開發新軟體,盡可能地將多項操作集結在單一機台上,優化生產週期,因應客戶的緊急需求,交期減少至四週,比平均交期少二分之一。
此款重切削滾刀的每排齒形都不同,其主要的設計概念為減少集中靠近齒頂的齒形磨耗。因此,刀具設計成一齒完整齒形,而下一齒只有面向頂端的部分有正確齒形,底部齒型移除,根基強化增高抗破損度。因第二齒只會產生少量鐵削,胚料切削的總量將被分散到更多齒,減少切削負荷,以提升並改善加工參數。這樣,兩齒間的切口可更窄更淺,只有齒頂有最低承載量,可延長刀具壽命並且縮短加工時間。 

(2) FETTE捨棄式滾齒刀
     (Indexable carbide inserts Hob) 

德國刀具商FETTE本身從1948年開始專做刀具,深耕鑽研開發各類特殊齒型的滾齒刀,包含渦輪滾刀﹑倒角刀及捨棄式滾齒刀、銑刀,並與德國利勃海爾合作設計倒角刀,供其使用在滾齒倒角機,亦有超過40年的捨棄式滾齒刀的設計經驗,供貨穩定。

 

FETTE捨棄式滾齒刀(Indexable carbide inserts Hob)(左)FUBRI重切削滾齒刀(Heavy duty Hob)(右)


捨棄式滾刀不須磨銳,更換刀片無需將刀具自機台取下,大幅降低停機時間與成本,提高機台稼動率。而FETTE捨棄式滾刀最大的特色在於刀片可翻面使用,即代表刀具壽命可依照個案高達8面可以使用→8*100%=800%,以下為FETTE滾齒刀的基本規格及範圍:
• 適用範圍:滾刀模數6~42、銑刀模數
   6~70。
• 碳化鎢材質。

Skiving or Shaping?

「是否採用skiving製程的關鍵取決於工件的幾何/外觀」,德國利勃海爾應用技術部門- Winkel博士闡述;「一般來說,在刀具出尾有限制的情況下,Skiving是不可行的。我們需要更大的刀具出尾行程通過軸交角,而其他的工件使用插齒的方式。」

(1) 批量及可達成的精度將有利於
      skiving製程

量產還有精度要求將決定工件是適用插齒或Skiving,Skiving有兩項優點:速度快(比插齒速度快約3倍)、適合大量生產,並且表面與節距品質也顯著的提升。有了Skiving製程我們可以得到更好的表面粗糙度,刀具偏差在插齒後更多反映出節距更平均,所以刀具的品質是關鍵要素。
(2) 多功能性與價格考量:插齒製程

相對的,如果導程精度更加重要,比起Skiving,插齒製程將更為適合- 因為刀具錯誤(tool errors)不影響可實現的精度。再者,插齒刀具費用較低且在使用上更有彈性。
工件設計的些微調整會在選擇正確合適的加工技術上有顯著的影響,其中一個常見範例,就是在材料上的改變-

 

德國LIEBHERR利勃海爾Skiving3旋風加工機圖/業者提供


在高強度的材料上超過1100 megapascal (兆帕) 插齒較常被實現,但現在Skiving製程也有迎頭趕上的趨勢;估計未來會有更多種類的工件可以應用Skiving的製程 (Hard Skiving硬切削也是一種選擇),但插齒在加工少量以及更複雜的設計的個案裡更佳適合。
兩種加工技術有各自經濟實惠的優勢,需要更進一步的資訊與個案討論,歡迎隨時與朋吉洽詢。

Skiving與刀具整合控制系統

在Liebherr您可以找到從刀具、機台一路到加工流程設計的全方位服務。
為了減輕操作人員的負擔,簡化流程,現在可以更容易且清楚的獲得送達至工作區的刀具本身詳細資訊與狀態。藉由整合量測探針到機台中, 可以自動記錄Skiving刀具高度以及外徑,在每次刀具置換後的可全面得知重磨情形。這些功能使得原本耗時費力人工量測的數值,現在可以更快更準確的得到結果。
量測設備並不會在加工過程中減少機台的彈性 – 這個裝置位於馬達驅動的手臂,在量測時搖擺至特定位置所以不會干涉到加工路徑。也因為裝置在量測結束後會自動擺回旁側,對於冷卻液以及排屑的直接影響能夠降至最低。
現存的重磨參數在量測動作完成後會立即顯示於LH GearTec刀庫控制系統介面。
在LIEBHERR獨門刀庫系統介面中,刀具連同刀桿以及cutting edge以3D立體呈現,視覺化的展示在執行上更簡單且清楚鮮明。

 

 

 

為迎接全球工業4.0的浪潮,國內不論哪種產業,對自動化、智能化的需求愈來愈高。德國利勃海爾在多年前便預料到「智慧製造」將成為未來的發展趨勢,於是將自動化部門獨立為一家公司。為此,朋吉也特別成立-達勝智能自動科技公司,運用利勃海爾在自動化領域累積多年的成功案例,透過視覺存取系統、自動化托盤庫處理系統、機械手臂、傳輸系統,以及機聯網控制軟體,採用模組化的概念,為客戶整合做全方位自動化及智能化生產線規劃,相信未來能協助更多的國內企業,逐步建立與國際同步的智慧工廠,朝工業4.0的目標邁進。

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