从广义上看，“闭路加工”指的是将测量数据发回设计软件，设计软件自动调整异常，并将修订的代码发送到机床，确保最终结果与计划的目标几何结构一致。就齿轮设计而言，好处包括减少设置、最小化零件之间的变化及研磨产生的优质饰面。作为闭路齿轮加工的主要倡导者，Rave Gears of Seguin公司已经将此概念深入的渗透到其全面商业模型中。

“闭路制造不仅是一个理念，也是一个加工工艺。”公司齿轮部门的副总裁托马斯·阿兰尼瓦先生说，“它代表着致力于消除整个循环中出现的人类误差，从而使设计和成品能够快速无缝的对接。”

图1 托马斯·阿兰尼瓦，齿轮部门的副总裁，从事螺旋伞齿轮闭路制造工艺的研究和改善将近三十年，包括最早设计软件版本的贝塔测试

进行贝塔测试

阿兰尼瓦先生非常熟悉所谓的“闭路数字表面形态工艺”。三十年前，在Honeywell的引擎部门工作期间，他曾参与了软件Klingelnberg版本的贝塔测试(格里森也是此开发领域的先锋)。阿兰尼瓦先生与系统创造者瑟轮·维纳博士的儿子并肩工作21年后，在贝尔直升机公司的驱动机系统中心工作了六年，开展了将闭路系统用于螺旋伞齿轮及准双曲面齿轮等设计和制造方面的实验。2012年首席执行官尼克·帕特尔和总裁布鲁斯·罗伯格发布Rave齿轮时，阿兰尼瓦先生看到了在企业环境继续探索此工艺潜能的机会，被吸引到了一个由最新的设备、工艺和技术，创立的有关航空、汽车、石油和天然气、赛车及军事/国防市场服务的高精度齿轮制造公司。

“原来，我们想要购买几台重建机器，但是很快便意识到这不是我们的真正意图。”罗伯格先生回忆说，他与帕特尔先生之前就在另一家齿轮制造公司合作多年，因此非常有默契。“我们决定购买全新设备，并且再也没有动摇过。”

我们的工厂面积为20000ft2，并很快进行扩大，展览室与车间一样大，配备了H?fler、Mori Seiki、Haas、Mazak、Mitsubishi、Junker及Studer的全新转动、铣削和研磨中心，产生了一个流水化的工作流程。最新采购的是一台第二大的Klingelnberg/Oerlikon G60螺旋伞齿轮研磨机，它将支持Rave的持续深磨或使用坯料直接研磨齿轮的开发。

图2为杰克·卡莫尔与公司的新Klingelnberg G60 螺旋伞齿轮研磨机

日常工作

尽管很多公司提供不同类型齿轮和其他组件的闭路设计或制造软件，但是其基本概念涉及的都是开发可靠的设计、部分加工齿轮留下一些坯料、自动比较测量尺寸与原设计、校正、然后完成加工。与此相反，Rave齿轮的步骤涉及：设计齿轮;计划研磨次序;生产接近目标值的齿轮;在3D齿轮分析仪上测量结果并将之与原设计比较;计算设计与近目标齿轮之间的变化;重新安装齿轮到研磨机上，继续研磨，直到完成。

“从根本上讲，这是一种消除操作人员干扰引起错误的系统。”阿兰尼瓦先生说，“如果你从设计到制造和检查、再到交货之间的整个回路闭合起来，就不存在主观因素。非黑即白，硬数据告诉你正在减少变化。在我设计齿轮组时，软件创建的程序实际是用于生产研磨机上零件的，它仿真了滚转试验，提供了变速错误、根部弯曲和表面压力等，开始加工需要的所有数字数据，让我对加工充满信心。”

Klingelnberg闭路软件执行一项仿真校正计划，比较实际测试数据与从设计中得到的理论完美零件。此程序识别偏差，执行数千次假定机器移动，确定最佳路径，然后自动发送修订好的成果零件程序到机器控制器上。重新将零件安装到研磨机器中后，操作人员只需要按一下按钮，接受校正就可以了。“大部分闭路软件都可以加载到Klingelnberg或格里森研磨机等的中性代码。不会出现不小心碰到键盘上其他数字或输入的小数点位置不正确的情况。”阿兰尼瓦先生说，“你只需要按下一个按钮，就可以基本消除人为错误”。

图3将一个齿轮加载到Haas VF-2SSYT VMC上，执行额外加工操作

勇往直前

长期倡导闭路齿轮制造工艺是罗伯格先生不变的追求，此工艺的主要改善都得益于过去三十年间技术进步及强化实践实验和应用得到的经验知识。

“齿轮测量技术比之前好了很多。”罗伯格先生说，“我们对接触形态的控制如此之多，只要看到CMM加工的图片，就可以预测是否可以‘售出第一件’，闭路系统向我们提供了堪称绝对确定的结果。我们尚未遇到在合理且可轻松校正的范围内，实验室得到的数据与理论设计不一致的情况，因此研磨的第一个齿轮就是第一个发货的，每次都这样。”

关于过去三十年间闭路齿轮制造工艺的特殊改善方面，阿兰尼瓦先生说：“在新设备设计和改善加工工艺受到积极的团队欢迎的时候，采用过时传统设备和一成不变做事方式的公司很难在市场竞争中胜出。”

他将改善闭路加工的进步分为三类：比之前更准确的研磨机，其驱动器功率更强劲;测量系统如此精确，基本消除了主观和人为错误;与之前版本相比，闭路软件图形用户界面会话风格更加突出，更加方便用户把三十年前使用的基于DOS的软件甩在几光年后面。

图4 小齿轮等待机器将齿磨深，从而得到小公差和卓越的饰面

阿兰尼瓦先生还指出，磨料技术也有很大改观。除了更加强劲、结实且稳定的研磨机，还开发出与深磨行动和需要的结果完美匹配的车轮连接和纹理结构。这使得采用成本效益越来越高的工艺，生产出符合航空和高端汽车行业公差的齿轮。

从操作角度看，这对Rave齿轮与器客户的关系产生了巨大的影响。“在不久前，12h完成齿轮设置还被视为是高效，而且多年都没有变过。”罗伯格先生说，“如今，我们只需要按照惯例设置机器，就可以通过消除切割机装备，在研磨机上完成所有工作，并且仅需3h。”

学习到的经验教训

公司对深磨及闭路系统的承诺正在帮助其树立快速、准确并经济的生产复杂齿轮的声誉，罗伯格先生说：“现在客户来电话询问深磨120组齿轮的报价，例如三个环形齿轮和两个小齿轮，我们都会报出比原先低的价格。因为如今将闭路工艺与深磨组合起来，可以一次操作就得到产品，周期时间也缩短了。之前需要数天的加工工作，现在几个小时就可以完成。”

图5 保护盖中的齿轮可以发货给全国客户，包括航空、汽车、石油和天然气、赛车及军事/国防市场

深磨且闭路工艺固有效率强化消除的另一个问题是，热处理的不确定性。阿兰尼瓦先生说：“用户如果像我们一样扩大比例系统的实践范围，从一个领域走向另一个领域，变化就会减少90%以上，甚至能够预测热处理结果。深磨能在零件内部产生均匀的压力，让用户可以准确预测热处理期间将发生的事情。如果你想要在热处理后就得到很好的齿轮，那么就没有什么比闭路做的更好了。”

Rave齿轮不仅采用了闭路工艺或坯料研磨齿轮，据罗伯格先生说：“我们是唯一一家采用此组合方法的公司。我们看待市场的方式与之前大不相同，出现了大转变和新范例。如今我们能够站在转变的前沿，真是乐意之至。”