EGB功能在數(shù)控滾齒機(jī)中的應(yīng)用與故障排除

陜西法士特齒輪傳動(dòng)集團(tuán)公司（西安 710075）馬黨博

滾齒機(jī)加工齒輪時(shí)，需保證工件軸與滾刀按照一定的比率進(jìn)行旋轉(zhuǎn)，為保證這一比率，以往的滾齒機(jī)采用了掛輪機(jī)構(gòu)，加工時(shí)操作工需要根據(jù)加工齒輪的齒數(shù)與滾刀的頭數(shù)進(jìn)行計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果選擇不同的掛輪。這樣不僅機(jī)械傳動(dòng)鏈復(fù)雜，而且對操作工的要求也高。而EGB即電子齒輪箱（Electronic Gear Box）功能就解決了這一難題，使與伺服電動(dòng)機(jī)相聯(lián)的工件軸的旋轉(zhuǎn)與同主軸電動(dòng)機(jī)相聯(lián)的刀具軸（ 滾刀）的旋轉(zhuǎn)同步，同步的比率可通過程序進(jìn)行指定。本功能下的刀具軸與工件軸的同步，因?yàn)椴捎脭?shù)字伺服直接控制的方式，所以工件軸可以不帶誤差地跟隨刀具軸的速度變動(dòng)，可以實(shí)現(xiàn)高精度的齒輪加工。

其硬件可按如圖1或圖2的方式連接。參數(shù)的自動(dòng)設(shè)置：

設(shè)定1023號參數(shù)：

功能選擇參數(shù)：電子齒輪箱

參數(shù)7771=4；（EGB控制軸的軸號）

參數(shù)7771，（刀具軸每轉(zhuǎn)一周位置檢測器的脈沖數(shù)）

參數(shù)7773，（工件軸每轉(zhuǎn)一周位置檢測器的脈沖數(shù)）

參數(shù)2011#0=1（對C軸，B軸）

對每軸進(jìn)行伺服初始化設(shè)定，重啟數(shù)控系統(tǒng)，在放大器畫面輸入軸號，如圖3所示。

重啟系統(tǒng)，設(shè)定完成。手動(dòng)方式下的參數(shù)配置及兩種硬件連接方式下主軸參數(shù)的詳細(xì)設(shè)置參閱FAUNC 16i以上系統(tǒng)參數(shù)手冊。

有兩點(diǎn)需要注意：

（1）EGB功能中要求工件軸和虛擬軸的伺服號必須為連續(xù)的奇數(shù)和偶數(shù)，即3和4，或1和2。如實(shí)際硬件連接無法滿足此要求，F(xiàn)SSB自動(dòng)設(shè)定時(shí)系統(tǒng)內(nèi)部調(diào)整連接順序，即每個(gè)伺服DSP芯片和控制軸的關(guān)系。使用手動(dòng)設(shè)定調(diào)整時(shí)需要電氣人員人為調(diào)整。

（2）當(dāng)使用圖2的硬件連接時(shí)，不僅需要選用CZI/BZI傳感器，還需設(shè)置相應(yīng)的參數(shù)，見參數(shù)手冊。

單位一臺美國進(jìn)口的格林森滾齒機(jī)配置FAUNC 16i數(shù)控系統(tǒng)（硬件連接見圖1），該機(jī)床有5個(gè)伺服軸和一個(gè)主軸組成。分別為：X軸（刀具徑向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）、Y軸（刀具竄刀運(yùn)動(dòng)）、Z軸（刀具沿工件軸向進(jìn)給運(yùn)動(dòng)）、C軸（工件旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)）和B軸（串行主軸—刀具旋轉(zhuǎn)軸），A軸（刀具角度軸）。

刀具軸是由主軸電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，并裝上旋轉(zhuǎn)編碼器作為位置反饋給虛擬的B軸以進(jìn)行控制，旋轉(zhuǎn)編碼器選用海德漢ERN420（5000 線）接在分離式檢測單元（SDU）PM的JF101上。B軸就充當(dāng)了上文所介紹的EGB軸。連續(xù)運(yùn)行兩年后，出現(xiàn)加工的齒輪齒側(cè)面有啃齒現(xiàn)象，齒輪的底徑刀花正常。

可能出現(xiàn)的原因：①在加工過程中刀具左右滑動(dòng)所致。②刀具或工作臺旋轉(zhuǎn)不連續(xù)。③刀具旋轉(zhuǎn)和工作臺旋轉(zhuǎn)比率不固定，一個(gè)軸在反復(fù)調(diào)節(jié)；經(jīng)分析排查，最終發(fā)現(xiàn)B軸上安裝的編碼器聯(lián)軸器斷裂，靠斷裂處的摩擦反饋刀軸的轉(zhuǎn)速。該轉(zhuǎn)速不能準(zhǔn)確地反應(yīng)刀軸實(shí)際速度，使C軸在加工過程中反復(fù)地調(diào)節(jié)配合B軸的轉(zhuǎn)速，從而使加工的齒輪齒側(cè)面有啃齒現(xiàn)象。在更換編碼器聯(lián)軸器后，故障排除。

同樣是格林森滾齒機(jī)，開機(jī)系統(tǒng)出現(xiàn)401#報(bào)警，打開報(bào)警畫面，發(fā)現(xiàn)報(bào)警軸為C軸，打開電氣柜門，C軸的放大器顯示“－”，其他放大器均正常。

根據(jù)FAUNC維修手冊提供的故障原因及處理辦法檢查后未發(fā)現(xiàn)異常，在此報(bào)警狀態(tài)下僅C軸驅(qū)動(dòng)器未上電，其他驅(qū)動(dòng)器均正常，更換新的驅(qū)動(dòng)器后故障依舊。考慮到該機(jī)床采用EGB功能，于是分析：①EGB參數(shù)異常。②C軸電動(dòng)機(jī)編碼器故障。③在采用EGB功能后，C軸的位置要與虛擬軸的位置進(jìn)行運(yùn)算，虛擬軸故障。通過以上分析，將原來備份的參數(shù)傳入，更換C軸電動(dòng)機(jī)編碼器后，開機(jī)故障依舊。

在采用上述措施無果后，采用更改參數(shù)的方法，屏蔽EGB功能和虛擬軸，開機(jī)上電，C軸驅(qū)動(dòng)器上電正常。改回原來參數(shù)，更換旋轉(zhuǎn)編碼器（ERN420）后機(jī)床恢復(fù)正常。

在采用EGB功能后，代替了傳統(tǒng)的機(jī)械傳動(dòng)連，簡化了機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高了機(jī)床的傳動(dòng)精度和機(jī)械加工精度；以往的滾齒機(jī)床需要根據(jù)刀具的頭數(shù)和工件的齒數(shù)計(jì)算相應(yīng)的傳動(dòng)比，根據(jù)計(jì)算的比率再選擇相應(yīng)的掛輪，而采用EGB功能的滾齒機(jī)床，只需操作工編程時(shí)加入G81T__L__即可（T：加工工件的齒數(shù)，L：滾刀的頭數(shù)），大大降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度。