Rexroth MTX數控系統在磨齒機數控中的應用

哈爾濱電機廠有限責任公司 （黑龍江 150040） 楊永智 王立春

Rexroth MTX數控系統在磨齒機數控中的應用

哈爾濱電機廠有限責任公司 （黑龍江 150040） 楊永智 王立春

我公司于1989 年從德國引進的ZSTZ12磨齒機是德國NILES公司20世紀80年代中期的產品。機床控制系統采用的是ZT2000工業控制計算機及SIEMENS S7100U PLC，驅動系統是通過插在ZT2000上的MOPOS位置控制板帶直流伺服驅動及直流伺服電動機控制各軸，滑枕沖程控制為比例伺服控制。經過多年的運行，整個電氣控制系統及液壓系統老化、PLC系統經常死機，液壓元件磨損嚴重，液壓系統漏油，沖程速度只能達到原沖次的2/3，機床效率大大降低，設備加工的齒輪多數都在10級左右，已經滿足不了公司生產發展的需要。針對以上情況，我們決定對其進行全面改造升級。

1.改造方案

由于此設備是一臺專業數控機床，所以我們選用德國Rexroth MTX數控系統、Indradrive伺服系統和伺服電動機以及Rexroth Indralogic PLC作為硬件系統。Rexroth MTX數控系統的高級型SERCOS的循環時間可以達到250μmin，人機界面采用的是開放型的工控機具有各種標準接口，顯示器為12in彩色液晶顯示器。由于具有以上優勢，所以特別適用于高性能的專業數控機床，其硬件系統配置如圖1所示。

改造中取消原來機床的機械掛輪及左、右齒面進給電動機。將展成運動和左、右齒面進給改為由Rexroth MTX數控系統以及Indradrive數字交流伺服驅動系統控制X軸和C軸的聯動，用Rextoth MTX系統的電子凸輪功能，根據事先編好的高級語言算法自動生成電子凸輪取代掛輪。這樣就減少機械傳動環節且提高展成運動關系的精確性。

采用德國Rexroth伺服閥和變量泵替換原設備的沖程液壓比例伺服系統，采用HEIDENHAIN光柵尺作沖程位置反饋，使ZSTZ12磨齒機升級為全閉環的數控磨齒機（見圖2）。

圖1 硬件系統配置圖

圖2 沖程液壓伺服原理框圖

原設備Y軸和W軸進給驅動升級改造為 Rexroth MTX數控系統及其Indradrive交流伺服驅動系統控制。

在軟件方面，利用Rexroth MTX系統的凸輪功能設計NC程序，生成電子凸輪，在保證X軸和C軸的精確運動的基礎上滿足圓柱的特殊算法要求。此外根據工藝要求設計Indralogic PLC程序。

2.人工界面的開發

采用Visual Basic 6.0在Rexroth 的VAM 40上開發友好的人機界面，編制齒輪參數的界面程序、砂輪參數的界面程序以及修整磨和循環磨界面程序，通過高級語言的人機界面，可以非常方便地修改工藝參數、齒輪參數，并能自動生成沖程速度、沖程長度、展成速度及展成長度等相關加工參數，簡化了加工前不同規格齒輪的計算及調整時間，簡化了操作，提高了加工效率。

圖3所示為齒輪參數界面，操作者只需按照齒輪加工圖樣，在操作臺的鍵盤上，輸入有關的數據（如齒輪的齒數、模數、螺旋角、齒寬等）后，就能自動生成展程長度、展程速度、沖程長度、沖程速度等加工參數，不需要再編制零件程序，即可進行齒輪加工，操作簡單可靠。根據操作者的經驗可以對自動生成的各參數進行適當調整，以滿足加工的需要。

圖3 齒輪參數界面

圖4所示為自動循環界面。在自動循環界面可以對磨削量進行設置和調整，顯示加工循環圈數、當前加工狀態、齒輪參數、各軸的運動狀態、當前的磨削量和總磨削量及可控制沖程液壓伺服系統的油溫。

圖4 自動循環界面

圖5所示為修整磨界面。在此界面可以對找正后的齒輪進行試磨削，也可以進行單齒磨削和多齒磨削。

圖6所示為砂輪修整界面。在砂輪修整界面可以顯示出砂輪的當前直徑，輸入每次的修整量和修整次數，還可以校正砂輪的當前直徑。

圖5 修整磨界面

圖6 砂輪修整界面

圖7所示為手動界面。在手動界面可對機床的X軸、C軸、Y軸、W軸、Z軸進行單獨控制，配備的手輪方便了精確對刀；可以方便地修改沖程長度、展成速度、展成長度值；操作者可根據經驗直接輸入左右齒面間隙，加快對刀進程。

圖7 手動界面

圖8所示為報警界面，對機床運行中出現的故障報警并顯示在屏幕上，方便了維修。

圖8 報警界面

3.結語

Rexroth MTX+Indradrive+Indralogic數控系統在ZSTZ12磨齒機的數控化改造中得以應用，不但提高了生產效率近一倍，同時提高了機床的加工精度，產生了可觀的經濟效益。開創了大型磨齒機數控改造的先河。

20121222）