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數(shù)控機(jī)床

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基于普通滾齒機(jī) Y31350 的數(shù)控高效化改造設(shè)計(jì)
2018-12-4  來(lái)源：齊重?cái)?shù)控裝備股份有限公司   作者：王偉順 李國(guó)斌





  
       摘 要: 為提高 Y31350 普通滾齒機(jī)的加工效率，對(duì)其進(jìn)行了數(shù)控高效銑齒改造。改造過(guò)程以滿(mǎn)足高效性和高穩(wěn)定性為設(shè)計(jì)原則，分別對(duì)機(jī)床和加工系統(tǒng)選用合適的伺服電動(dòng)機(jī)和滾珠絲杠，同時(shí)選用銑齒專(zhuān)用數(shù)控系統(tǒng)。改造后的 Y31350 在齒輪加工過(guò)程中具備了高效率和高穩(wěn)定性的特點(diǎn)，加工精度符合要求。
  
       關(guān)鍵詞: 普通滾齒機(jī); 數(shù)控高效化改造; 銑齒

  
      在機(jī)械加工行業(yè)不斷向高精度、高速化方向發(fā)展，普通滾齒機(jī)在加工質(zhì)量、效率等方面已經(jīng)跟不上現(xiàn)代化機(jī)械加工業(yè)的發(fā)展步伐。Y31350 普通滾齒機(jī)是針對(duì)齒圈類(lèi)工件加工的專(zhuān)用設(shè)備,其加工速度與產(chǎn)品質(zhì)量等方面已經(jīng)很難滿(mǎn)足企業(yè)發(fā)展的要求。通過(guò)對(duì)Y31350 進(jìn)行數(shù)控高速銑齒改造，可以大大提高其加工效率。
  
       1 、改造參數(shù)
  
       結(jié)合 Y31350 普通滾齒機(jī)在生產(chǎn)加工過(guò)程中的實(shí)際需要，對(duì)其在改造后所達(dá)到的加工參數(shù)如表 1 所示。
  
       表 1 Y31350 普通滾齒機(jī)改造前和改造后參數(shù)對(duì)比
 
 
  
  
       2 、改造總體設(shè)計(jì)
  
       Y31350 普通滾齒機(jī)數(shù)控高效化改造主要針對(duì)機(jī)床和加工系統(tǒng)兩大部分: 機(jī)床改造部分包括銑削主傳動(dòng)系統(tǒng)、水平進(jìn)給系統(tǒng)、垂直進(jìn)給系統(tǒng)、工作臺(tái)分度系統(tǒng)、立柱夾緊系統(tǒng)、工作臺(tái)夾緊系統(tǒng); 加工系統(tǒng)包括選擇一套適用高效銑齒的加工系統(tǒng)、液壓控制系統(tǒng)。改造后機(jī)床總體結(jié)構(gòu)如圖 1 所示。
  
  


       3 、機(jī)床部分改造
  
       3． 1 機(jī)床銑削主傳動(dòng)系統(tǒng)改造
  
       為提高齒輪加工效率，采用大功率、高轉(zhuǎn)速的專(zhuān)用銑削刀架( 圖 2) ，其傳動(dòng)方式采用主電動(dòng)機(jī) + 聯(lián)軸器+ 齒輪降速帶動(dòng)銑刀盤(pán)( 圖 3 ) 高效加工齒輪，冷卻方式采用風(fēng)冷槍冷卻。
  
       3． 2 機(jī)床水平
  
 
       垂直進(jìn)給系統(tǒng)改造斷開(kāi)原集中傳動(dòng)鏈，增加一套水平、垂直進(jìn)給系統(tǒng) 圖 4) ，包括西門(mén)子伺服電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、滾珠絲杠、支撐座及軸承。

  


       滾珠絲杠的精度直接影響機(jī)床的加工精度，經(jīng)過(guò)對(duì) 絲 杠 強(qiáng) 度 校 核，水 平 選 用 直 徑 100 mm 的FFZD10010 滾 珠 絲 杠，垂 直 選 用 直 徑 120 mm 的FFZD12020 滾珠絲杠。同時(shí)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行慣量與扭矩校核，水平選用 1FT6086 18． 5 N·m 伺服進(jìn)給電動(dòng)機(jī)，垂直選用 1FT6105 56 N·m 伺服進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。絲杠采用兩端固定支撐，一端采用針/推力組合軸承，另一端采用三組推力球軸承。

  
  
       3． 3 機(jī)床工作臺(tái)分度系統(tǒng)改造
  
       斷開(kāi)原集中傳動(dòng)鏈，增加一套工作臺(tái)分度進(jìn)給系統(tǒng)( 圖 5) ，包括西門(mén)子伺服電動(dòng)機(jī)、減速器、聯(lián)軸器、電動(dòng)機(jī)軸齒輪、支撐座及軸承。

  
  
       此機(jī)床工作臺(tái)分度系統(tǒng)的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)為: 電動(dòng)機(jī)把合在減速器上，減速器固定在進(jìn)給箱體上，減速器輸出軸通過(guò)聯(lián)軸器與軸齒輪聯(lián)接，軸齒輪嚙合帶動(dòng)變導(dǎo)程蝸桿旋轉(zhuǎn)，變導(dǎo)程蝸桿帶動(dòng)蝸輪旋轉(zhuǎn)，蝸輪與工作臺(tái)把合一體，帶動(dòng)工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)分度。
   
       通過(guò)對(duì)電動(dòng)機(jī)進(jìn)行慣量與扭矩校核，選用1FT6105 56 N·m 伺服進(jìn)給電動(dòng)機(jī)。

       3． 4 機(jī)床立柱、工作臺(tái)夾緊系統(tǒng)改造
  
       為保證銑削加工精度，在立柱與床身之間、工作臺(tái)與底座之間增加液壓夾緊機(jī)構(gòu)( 圖 6) ，保證在加工直齒過(guò)程中立柱與工作臺(tái)固定不動(dòng)。夾緊系統(tǒng)工作原理為: 液壓來(lái)油夾緊，液壓停油后疊簧放松。

  
  
       4 、數(shù)控系統(tǒng)選用
  
       相對(duì)于改裝前的 Y31350 滾齒機(jī)而言，數(shù)控高效化改造后因主軸轉(zhuǎn)速和進(jìn)給速度有很大的提升，致使加工效率明顯提升，改裝方案采用了能保證高效化加工的 SINUMEＲIK 828D 數(shù)控系統(tǒng)。SINUMEＲIK828 D 系統(tǒng)集 CNC、PLC 操作界面以及軸控制功能于一體，系統(tǒng)基于 80 位浮點(diǎn)數(shù)的納米計(jì)算精確充分保證了控制的精確性。在銑齒加工中可實(shí)現(xiàn)柱形工件加工 的 智 能 坐 標(biāo) 轉(zhuǎn) 換，附 帶 的 新 功 能 SINUMEＲIKMDynamics 工藝包能夠加工出完美的工件表面和極端的加工時(shí)間。

       5 、改造后使用結(jié)果
   
       應(yīng)用改造后的機(jī)床加工齒圈( 圖 7，齒數(shù) 200，模數(shù)12 mm，厚度 100 mm，刀盤(pán)線速度 90 m / min，刀盤(pán)進(jìn)給量 1． 2 mm/min，刀盤(pán)轉(zhuǎn)速 80 r/min) ，通過(guò)對(duì)整個(gè)加工過(guò)程的跟蹤，得出以下結(jié)果:

  
  
       ( 1) 加工時(shí)間由 4 天縮短至 1 天。
       ( 2) 齒輪加工精度達(dá) 9 級(jí)，滿(mǎn)足使用要求。
       ( 3) 加工的齒面粗糙度達(dá)到 Ｒa1． 6 μm，滿(mǎn)足使用要求。
  
       6 、結(jié)語(yǔ)
  
       通過(guò)對(duì) Y31350 數(shù)控高效化改造，提高了加工效率和設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性。改造后的機(jī)床極大程度地滿(mǎn)足了用戶(hù)的要求。取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
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