NUM 助力台湾机床公司，实现机器人专用渐开线齿轮和摆线齿轮的自动化生产

独一无二的多轮廓能力有助于提高生产效率

2019 年 5 月 15 日，NUM 正在帮助台湾机床公司 —— 建暐精密科技股份有限公司开发创新 CNC 磨床，用于制造机器人应用中的专用齿轮。

建暐的新机床完全基于 NUM 的最新一代 Flexium+ 68 CNC 平台，旨在加速渐开线和摆线轮廓精密齿轮的生产。纵览整个市场，它们是第一台能够处理两种类型齿廓的齿轮磨床。磨床有两个版本，分别用于内齿轮和外齿轮。

建暐精密科技股份有限公司成立于 1981 年，总部位于台湾高雄市南部的凤山区。最初，公司专注于精密机床的开发，如立式磨床、夹具磨床和加工中心，以及坐标测量机 (CMM)。随着时间的推移，公司开始涉足机器人自动化系统。

机器人系统通常使用配有渐开线齿轮的行星齿轮箱，或使用基于简化外旋转子和摆线定子组合的摆线传动装置。虽然行星齿轮箱历史悠久、应用广泛，但摆线传动装置大大减少了运动部件，并提供更有效的方法来实现极高的减速率。一个减速比为 200:1 的减速器通常需要三个行星齿轮箱和十二个运动的渐开线齿轮。而摆线传动装置仅需使用一个定子和一个转子，便可实现相同的减速比。然而，摆线齿轮制造困难且成本高昂。

2015 年，建暐决定通过开发自有齿轮磨床，在内部开展齿轮制造。通过生产自有齿轮箱，公司可以控制质量，缩短交货时间，降低成本。还可将齿轮箱出售给机床制造商，或许还能将机床本身出售给齿轮制造商。

最初，建暐的齿轮磨床基于其他机床上所使用的 Fanuc 系列 0i-MF CNC 系统，并结合 Mastercam CAD/CAM 软件和自有 CMM。但很快发现，摆线齿轮的齿廓复杂，CMM 数据不足以控制生产过程。另一个主要缺点是，有意向购买机床的客户还需要投资昂贵的 CAD/CAM 系统和额外的人力。

建暐总裁李先生表示：“我们很快作出了决定，我们需要的是一个从一开始就完全支持齿轮磨削的 CNC 系统，客户只需输入他们想要的齿轮参数，由 CNC 实时控制机床的修整和磨削过程的所有方面。NUM 是理想之选，因为它在数控齿轮磨削应用领域具有成熟的专业知识。该公司还愿意合作开发 CNC 系统，集成特定于应用的 HMI（人机界面）和各种专用控制功能。”

建暐的新一代齿轮磨床与 NUM 的新型轮廓磨削技术相结合，提供了在同一台机床上制造摆线和渐开线齿轮的能力和灵活性。

亚洲首席战略官兼 NUM 台湾总经理 Adrian Kiener 指出，该应用突显了 NUM 分散支持战略的重要性。“通过直接接触台湾本土以及世界上许多其他国家和地区的 CNC 专家和广泛的开发设施，我们能够为客户提供快速响应服务，帮助他们显著缩短上市时间。此外，结合我们在瑞士的齿轮产品组的知识和经验，NUM 方案包得以完善。它包括用户界面、工艺和计算，以及所有 NC 循环。”

建暐的内齿轮磨床是一台 9 轴机床。工件台安装在线性轴上，该轴朝着砂轮轴向移动，砂轮通过皮带驱动（由于齿轮内部的空间限制）并安装在由直线电机驱动的垂直轴上。砂轮旋转时，由线性轴带动上下运动，工件台则连续运动。齿轮的两个齿面同时被磨削。该机床还可以用于齿轮修整。在修整循环期间，整个刀头水平向右移动。一个对称的修整盘沿砂轮外部轮廓在左齿面、右齿面和齿顶三个部位移动。可以对摆线和渐开线形状进行修整。

外齿轮磨床是一台 8 轴机床。在操作上与内齿轮磨床大致相似，它采用直接驱动砂轮。和内齿轮磨床一样，它也可以用于修整。但是，在这种情况下，齿隙形状可能是缩短的外摆线或渐开线。

可以在任一机床上手动校正齿轮齿形状。

两台机床均由 NUM Flexium+ 68 CNC 系统控制，配备 NUM Fs153i 触摸式操作面板。由 NUM 台湾和建暐联合开发的专用 HMI 控制磨削和修整循环，并且用户只需输入适当的参数即可完全指定所需的齿廓。可从 CAD 系统导入图形 DXF（图形交换格式）文件及将文件导出到 CAD 系统，该系统具有用于砂轮和工件的综合数据库。NC 程序完全自动生成，无需操作员干预。

正如 NUM 台湾销售经理 Johnny Wu 所指出的：“NUM 的开放式架构 CNC 平台，加上公司愿意与机床制造商合作开发特定应用的解决方案，是在选择 CNC 供应商时 NUM 脱颖而出的关键因素。”

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供编辑参考的技术背景说明

面向机器人应用的减速齿轮箱

大多数机器人系统需要平稳、精确和高度可靠的低速运动。从一个以每分钟 1000 转的最佳转速运行的电机获得这种运动，必然涉及某种形式的减速齿轮箱。设计人员通常可以选择两种类型的减速齿轮箱 —— 行星传动和摆线传动。

典型的行星齿轮箱。

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行星传动装置（或齿轮箱）在中心使用一个太阳齿轮，周围使用行星齿轮，全部嵌入一个环中。所有齿轮，包括环都具有渐开线轮廓。这类传动装置无处不在 —— 它们被广泛应用于各种应用中，包括汽车和其他公路车辆，并且几乎世界上每个齿轮制造商都可生产。

另一种类型的减速齿轮传动装置是摆线齿轮箱。它没有太阳和行星齿轮，因此不是行星齿轮传动装置。相反地，摆线齿轮箱的中心具有一个或两个外部转子，并且使用一个内部定子作为环。

典型的摆线齿轮箱。

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使用摆线齿轮的齿轮箱只有很少的运动部件，是目前最有效、最可靠的减速器之一。单个定子/转子组合可以适应高达 300:1 的减速比，并且可以提供超过 93% 的效率。

建暐的最新一代齿轮磨床采用 NUM 的新型轮廓磨削技术，现在齿轮制造商能够在同一台机床上生产摆线齿轮和渐开线齿轮。这显著提高了制造灵活性 —— 无需更换机床，便可从一种齿轮切换到另一种齿轮的生产。