最近幾年，閉環(huán)制造概念已經變得廣泛，特別是在工業(yè)4.0概念下，已經成為智能制造的標準配置。本文中所描述的“閉環(huán)”，指的是針對圖1所示的檢查和反饋全過程，基于ISO標準，基于產品集合特征 ，可以實現對于工藝過程的閉環(huán)控制。

圖1：閉環(huán)系統(tǒng)概述

　　齒輪的設計過程包括幾個步驟，如研究市場的要求，使用通用公式進行一般尺寸計算，以及數據檢查和優(yōu)化，但它必須為產品的制造商提供明確和準確的技術要求為目標，以上這些就是所謂的規(guī)范。

　　另一方面，齒輪的制造也涉及幾個步驟(鍛造、切削、熱處理、熱后加工)，但必須最后檢查零件是否符合要求，這叫做驗證。

　　如果規(guī)范是具有二維CAD尺寸、表格和符號的二維設計，驗證是由CMM或GMM生成的圖表，或由操作員借助測量結果編制的報告。

　　閉環(huán)系統(tǒng)的主要目的是使得實際加工的零部件結果與標準規(guī)范進行驗證并完全一致，避免不一致的情況發(fā)生。

　　例如，只列出齒數、模數(不指定是否法向或端面)和螺旋角度的齒輪圖不能定義為適當的細節(jié)，也不能列出表中的測量值和滾輪之間的測量值。同樣，沒有質量報告的齒輪也不能歸類為已經過驗證的工藝。

　　閉環(huán)制造系統(tǒng)是包含設計、制造、測量及反饋各個階段的整體工作流程，本文結合實際，講解三個關于閉環(huán)制造的案例，包含了螺旋錐齒輪、圓柱齒輪及蝸輪蝸桿產品。

　　螺旋錐齒輪

　　傳統(tǒng)上的閉環(huán)制造系統(tǒng)是為螺旋錐齒輪所設計的。傳統(tǒng)的螺旋錐齒輪加工工藝包含端面滾齒、端面銑齒以及刀具的齒形優(yōu)化設計、機床參數的優(yōu)化調整，是自身存在閉環(huán)系統(tǒng)的。現代的制造系統(tǒng)包含了更精細的技術分析，如測量機的精確齒面接觸分析，提升了制造時間，截止目前，相關理念并未進行變動，僅僅進行了優(yōu)化，如圖5和圖6所示。

圖2 齒面接觸分析

　　然而，并不是所有的錐齒輪設計師都有專門的加工相關軟件。在這種情況下，他們跟隨蘇格拉底的腳步：他們知道他們什么都不知道。在第一種情況下，它們可以限制自己只建立模數和齒數，以及壓力角(通常是20度或22.5度)、螺旋角(幾乎總是35度)和面寬(大約是外錐距離的三分之一)值。在設計螺旋錐齒輪以及計算圓柱齒輪時，仔細考慮了齒的厚度和齒根半徑，這幾乎是令人尷尬的。即使計算圓柱形(ISO 6336和AGMA2001)和錐齒輪(ISO 10300和AGMA 2003)的強度的標準要求齒厚度和齒根半徑的值或提供計算公式(AGMA929)，錐齒輪設計者也不總是能夠在圖紙中固定這些值。

　　大多數時候，沒有專用機床軟件的錐齒輪設計師試圖猜測空白的齒頂角和齒根角的角度，以及輪齒的厚度，可能希望得到齒根的全半徑。目前，參考文獻9提供了最現實的最終定義幾何學的螺旋銑削工藝。

表1 齒輪參數表

　　在某些情況下，圖形組合包括兩個階段，并跟蹤閉環(huán)系統(tǒng)的效果，如圖3所示。上半部分顯示了由設計師定義的幾何測量值，而下半部分顯示了實際的幾何形狀，取自由車間設計的尺寸表。?

圖3 錐齒輪圖紙

　　在其他情況下，同樣的螺旋錐齒輪對的圖紙，只有基本數據被發(fā)送給許多供應商。每一個供應商都會根據不同的方式進行切削。同樣的宏觀參數的螺旋錐齒輪副的制造具有不同的幾何形狀，因此具有不同的強度。在這種情況下，技術部門不能向客戶或認證機構發(fā)送真實的計算報告。?

　　這種原始的傘齒輪閉環(huán)，它限制了在零部件制造之前的設計精確度，換句話說，只有經過定義規(guī)范，可以終止與由GMM獲得的微觀幾何網格被轉移到設計軟件。