HOEFLER（霍夫勒）圆柱齿轮磨齿机可满足大型行星轮行星轮组件制造需求。RAPID I系列磨齿机配备有内磨头，可确保大模数内齿轮加工的稳定性和可靠性。
出色的传动机构需要满足重量小、传动比高、损耗低和噪声低的要求。这些要求可通过行星轮组来实现。
行星轮组的尺寸规格跨度很大。例如，既有应用于医学技术领域的微型齿轮组，也有应用于风力涡轮机领域10MW大型齿轮组。
行星齿轮组基础设计
一个行星轮组包括若干个传动元件：一个太阳轮、一个内齿轮、一个或若干个由行星架支承的行星轮。虽然行星轮组可以仅使用一个行星轮，但若干个行星轮可以协助动力分配（参见图1）。
图1：带有三个行星轮的行星轮组图示
简单理念，挑战性细节
虽然行星轮组的设计理念很简单，但是细节往往决定成败。如果只有一个行星轮，且所有行星轮组元件均由轴承支承，那么该行星轮组为静定结构。如果齿轮组中带有若干个行星轮用于分配太阳轮和内齿轮之间的动力，那么整个系统就变成超静定结构。任何制造偏差会导致载荷分布不均匀，长时间出现偏差将会降低齿轮的额定使用寿命。如果行星架没有按照特定的规格进行生产，将会导致行星轮传动载荷分配不均匀。
对于带有三或五个行星轮的齿轮组而言，如果有两个行星轮通过无轴承的方式进行安装，且仅依靠各自的配对齿轮来支撑，则可以不采用超静定结构。这个方法适用于直齿轮。然而，对于斜齿轮而言，任何时候都需要轴承支架来吸收轴向力。
为了使超静定行星轮组避免出现这个情况，需要使用弹性机械系统。现有不规则载荷通过弹性变形进行补偿，可以通过制作薄内齿圈来实现。在所有行星轮分配载荷时，内齿圈产生变形。或者通过径向太阳轮轴承进行齿轮组设计，以使太阳轮和行星轮之间产生近似齿面接触区。
行星轮组的作用：车辆传动、风电齿轮箱
目前，绝大多数行星轮组被用于内燃机车的自动传动。所使用的内齿圈直径范围介于150mm-200mm之间，在经过加工和氮化处理后才进行组装。行星轮和太阳轮采用滚齿和展成磨削的方式进行加工。通过这样的生产途径，对行星轮进行齿面修形。如有必要，也可以对太阳轮进行齿面修形。
用于风电涡轮
对于用于风电齿轮箱的大型行星轮组而言，其技术要求是最为严格的。齿轮箱和中速发电机组合仍然是实现最低平准化度电成本（LCOE）最佳选择。一个机械结构简单的直驱式发电机具备3MW输出能力，总重超过90吨。而一个具备相同输出能力的中速发电机（包括必要的齿轮箱）仅重36吨。这将使得整个风力发电机塔筒结构、地基和现场调试变得更加简单。另外，齿轮箱结构有助于减少使用昂贵材料，例如：铜和稀有金属。对于10MW及以上的风力发电机组，二级或三级行星轮组用于将降低转子（低于10rpm），和发电机（400rpm）的速度。
图2为二级风电行星齿轮箱图示。大转子驱动行星架。内齿轮处于静止状态，太阳轮通过若干个行星轮以更快的速度进行驱动，太阳轮再驱动二级行星轮组的行星架，然后再将二级太阳轮连接至发电机。
图2：二级风电行星齿轮箱
在这个性能级别上，齿轮箱的效能发挥着重要作用。哪怕只有0.1%的损失，对于10MW而言也相当于齿轮箱中10kW的输出功率被浪费掉。除了技术因素对部件寿命的影响，环境适应性要求会越来越高。风力发电正处于产能爬坡期，这是“能源转型”的结果（德国计划向低碳和无核化经济转变）。风电机组越来越接近居民区，因此应对背景噪声进行隔音处理。由于齿轮啮合频繁，行星轮成为该应用的更优解决方案。即便如此，风电机组的噪声排放应降低至尽可能低水平。解决齿轮箱的噪音问题需要针对齿轮箱的啮合齿轮进行宏观和微观几何形态研究。
最大挑战：内齿轮齿
从生产的角度来看，内齿轮齿精加工最为棘手。由于是超静定结构，内齿必然表现出弹性性能，进而使行星轮尽可能稳定地传输载荷。在这种弹性的作用下，啮合齿轮在载荷条件下产生位移。
内齿轮中的载荷只施加在单侧齿面上，被动齿面只需针对所产生的位移进行修形。主动齿面需要对位移和载荷变形进行修形（参见图3）。
图3：内齿轮标准齿形修形示例
相同原理应用于不同的修形要求。被动齿面和主动齿面的修形要求各不相同。内齿磨削需要采用经济可行的方式，即：双面磨削法。对于不同的修形要求，磨削方案必须能够处理非对称和修形量大的情况，在双面磨削的同时保持正确的拓扑结构。这就要求磨齿机应可以提供多个自由活动空间，具有超越常规内磨臂的加工能力。
新型RAPID I系列
产品概述
RAPID I系列：非常适用于大型行星轮组内齿轮精加工非常复杂，被动齿面和主动齿面的修形要求各不相同。这就是为什么磨削方案必须满足在双面磨削情况下加工大修形量的不对称齿面时应保持正确拓扑结构的原因。这就要求磨齿机应可以提供多个自由活动空间，具有超越常规内磨臂的加工能力。RAPID I系列采用的就是这种方案。
多年来，KLINGELNBERG（克林贝格）公司一直致力于为上述生产需求开发出相应的优秀解决方案，以应对功率密度递增所带来的挑战。HOEFLER RAPID系列圆柱齿轮成形磨齿机和RAPIDI系列磨齿机（参见图4）配备有I1或I2型号内磨头，可确保大模数内齿轮加工的稳定性和可靠性。2006年以来，我们大约有30台同类设备被客户所使用，使用效果很好。近年来，上述产品的需求增长明显。
图4：HOEFLER RAPID 4000 I型号圆柱齿轮磨齿机
（加工工件直径可达4000mm）
咨询电话：135 2207 9385
设备介绍
在RAPID 2500-6000型号中，有两种功率规格的内磨头可供选择。设备型号表明了可以加工内齿轮齿的最大外径。
以RAPID 5000 I型号为例，静压工作台最大承重为50吨，处理工件直径为2600mm。RAPID系列磨齿机模块化系统提供各种行程长度，可供选择。例如，I1型号的磨削主轴功率为29kW。I2型号的磨削主轴功率为22kW。驱动输出允许的最大齿形高度分别为100mm（I1型号）和60mm（I2型号），其最大砂轮宽度分别为100mm（I1型号）和80mm（I2型号）。可加工模数范围约为1-43mm（I1型号）和1-26mm（I2型号）。这种设计是为了适应更长的内齿插入深度。I1型号的内齿插入深度为1000mm，I2型号的内齿插入深度为800mm。这点非常重要，特别适合不断增加的齿轮宽度。
精巧的动力学设计
RAPID I系列磨齿机具有先进的动力学系统。
配有力矩电机的高速旋转轴与内磨头连接，可达到高水平的定位精度和刚性。同时安装有切向轴，其旋转角度范围为±35°。在这个紧凑型设计中，旋转中点位于砂轮中，在大螺旋角工件加工时可以尽可能大程度地降低工件的干涉风险。
双面啮合拓扑磨削
在这个双滚轮系统中，修整修形装置直接安装在内磨臂中，为拓扑修形提供各种自由活动空间，同时结合进给轴和内磨头切向轴。凭借精巧的设计，高度灵活的内磨头可以实现5轴同步加工。在这个设计中，还可以在双面啮合磨削条件下加工复杂齿形和齿向修形。这个功能在KLINGELNBERG（克林贝格）外齿磨齿机中是比较常见的。
大型工件的多种机床选择
安装在机床中的测量检测装置可以降低重新加工的成本。在处理沉重和加工难度大的工件时，这是保证安全可靠生产的重要前提条件。
大型内齿圈设计应包括重量优化，因为在加工过程中重量问题会严重影响部件的稳定性。Duplex分支型号（D）扩大了应用范围。通过简单地调节内磨头，可以快速地从内齿磨削模式切换至外齿磨削模式。机床及其部件设计符合人体工程学，显著地缩短了内磨头的调节时间。
另一个分支型号的RAPID AI系列磨齿机具有2个立柱组合，为加工大型工件提供了更高生产效率与灵活性，工件仅需安装一次。
便捷Gear Production操作软件
当然，KLINGELNBERG（克林贝格）的客户在RAPID I、D和AI型中也会从可靠、先进的Gear Production 软件中获益，该软件提供众多选项和功能，既可用于工作准备的预分析，也可在磨削过程中为操作员提供指导（参见图5）。
图5：齿轮生产设计（GearProduction）软件中包括许多创新功能，例如：Best-Fit磨削、加工余量分析、多种3D模拟用于分析轮廓干涉，通过直观技术指南进行复杂的齿面拓扑和齿形修形。
结 论
因其尺寸优势，行星轮组被广泛地应用于风力涡轮机领域，其行星轮技术要求非常高。其中，难度最高的是内齿轮精加工。传统的内磨机在这种情况下往往无法满足要求。而RAPID系列内齿磨齿机提供了更高的灵活性、更好的人机工程学设计以及KLINGELNBERG（克林贝格）的定制化解决方案，在软件方面尤为突出。其他分支型号的大型部件加工机床为进行齿轮宏观和微观几何形态的优化设计提供了多种可能性，尽可能降低齿轮箱的噪声。随着风电行业的兴起，风电机组逐渐进入居住区中。届时，居民将无需再忍受来自风电机组持续发出的背景噪声。
