花鍵磨床數(shù)控改造

漢江工具有限責(zé)任公司 (陜西漢中 723002) 趙 榕 王銀山

漸開(kāi)線花鍵拉刀用于漸開(kāi)線內(nèi)齒圈的拉削加工。隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，內(nèi)齒圈的結(jié)構(gòu)及精度有了很大改進(jìn)與提高，各種復(fù)合齒形內(nèi)齒圈的出現(xiàn)給漸開(kāi)線花鍵拉刀的制造帶來(lái)了很大的挑戰(zhàn)。國(guó)產(chǎn)M8612A花鍵磨床原有結(jié)構(gòu)和加工精度完成不了該類拉刀齒形面的磨削加工。

10多年來(lái)，我公司先后引進(jìn)多臺(tái)德國(guó)REFORM公司生產(chǎn)的數(shù)控花鍵磨床，用于該類型拉刀齒形面的磨削加工。隨著生產(chǎn)規(guī)模的擴(kuò)大，這些設(shè)備已不能滿足生產(chǎn)需求。我們?cè)谙諊?guó)外先進(jìn)技術(shù)的基礎(chǔ)上，對(duì)國(guó)產(chǎn)M8612A花鍵磨床進(jìn)行了數(shù)控改造，經(jīng)過(guò)幾年的使用，效果很好，能滿足各種復(fù)合齒形漸開(kāi)線花鍵拉刀齒形面的磨削加工。

本文重點(diǎn)對(duì)該機(jī)床的數(shù)控改造從以下幾個(gè)方面進(jìn)行介紹。

1.花鍵磨床數(shù)控改造

(1)高精度數(shù)控分度裝置:機(jī)床分度裝置決定了被加工零件的齒距等分精度。該數(shù)控分度裝置采用蝸桿副傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，在蝸桿類型、齒形角及結(jié)構(gòu)上做了很多改進(jìn)，以保證蝸桿副的嚙合精度、傳動(dòng)剛性、合理的間隙及精度的持久保持。蝸輪、蝸桿按5級(jí)精度標(biāo)準(zhǔn)制造，蝸輪采用鑄錫磷青銅材料，蝸桿采用42CrMoA材料，經(jīng)過(guò)碳、氮共滲熱處理工藝，以達(dá)到齒面硬度高、磨損小及精度保持時(shí)間長(zhǎng)的目的?；剞D(zhuǎn)主軸采用密珠軸承支撐結(jié)構(gòu)，以保證主軸具有高的回轉(zhuǎn)精度。在回轉(zhuǎn)主軸后端安裝高精度旋轉(zhuǎn)及角度編碼器，該編碼器作為主軸轉(zhuǎn)角的測(cè)量反饋元件。箱體選用高強(qiáng)度鑄鐵材料。

按以上結(jié)構(gòu)、材料及精度標(biāo)準(zhǔn)制造出的高精度數(shù)控分度裝置，精度可達(dá)到如下指標(biāo)。系統(tǒng)最小分辨率0.001°;分齒精度相鄰誤差小于0.003°;累積誤差小于0.005°;主軸回轉(zhuǎn)跳動(dòng)誤差小于0.003 mm。

(2)高精度數(shù)控砂輪修整裝置:漸開(kāi)線花鍵拉刀齒形面的磨削加工屬于成形磨削加工，砂輪的形狀和輪廓精度決定了被加工零件的精度，所以砂輪修整裝置的結(jié)構(gòu)和精度對(duì)花鍵磨床十分重要。在機(jī)床砂輪主軸上方，安裝兩坐標(biāo)數(shù)控砂輪修整器，該修整器數(shù)控滑臺(tái)直線導(dǎo)軌選用德國(guó)施耐博格雙V形高精度滾動(dòng)直線導(dǎo)軌，滾珠絲杠選用日本THK公司高精度滾珠絲杠，配置長(zhǎng)度光柵尺做直線位置全閉環(huán)控制，有效行程80 mm。數(shù)控滑臺(tái)采用全封閉結(jié)構(gòu)。

為保證砂輪修形精度，選用德國(guó)產(chǎn)金剛石滾輪，高精度電主軸驅(qū)動(dòng)。

按以上結(jié)構(gòu)、精度標(biāo)準(zhǔn)制造出的高精度數(shù)控砂輪修形裝置，精度可達(dá)到如下指標(biāo)。系統(tǒng)最小分辨率0.001 mm;直線度誤差小于0.002 mm/80 mm;定位精度誤差小于0.005 mm;重復(fù)定位精度誤差小于0.002 mm。

(3)高性能、高可靠性的數(shù)控系統(tǒng)及加工軟件:從功能、可靠性、性價(jià)比及使用習(xí)慣幾個(gè)方面考慮，選用德國(guó)博世力士樂(lè)公司Micro數(shù)控系統(tǒng)，中文人機(jī)專用操作界面。配置辦公電腦，用于砂輪修整加工程序的計(jì)算及數(shù)據(jù)傳送。分齒機(jī)構(gòu)采用德國(guó)博士力樂(lè)力矩電動(dòng)機(jī)直接驅(qū)動(dòng)。力矩電動(dòng)機(jī)型號(hào):MST 160C—0050(F=70 N，F(xiàn)max=180 N)，砂輪修整器用兩坐標(biāo)滑臺(tái)采用德國(guó)博士力樂(lè)交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)。電動(dòng)機(jī)型號(hào):QSK061—C0300(M=8 N·m)。

在系統(tǒng)內(nèi)安裝有各種類型的加工程序以備隨時(shí)調(diào)用。單獨(dú)配一個(gè)辦公電腦用于砂輪修整軌跡計(jì)算、程序的生成和程序的傳送。對(duì)于各種結(jié)構(gòu)類型拉刀分別開(kāi)發(fā)有相對(duì)應(yīng)專用軟件，通過(guò)拉刀專用程序界面，選擇拉刀類型和齒形結(jié)構(gòu)，輸入齒形計(jì)算用相關(guān)參數(shù)，即可生成相對(duì)應(yīng)的砂輪修整加工程序，通過(guò)數(shù)據(jù)接口傳送到機(jī)床數(shù)控系統(tǒng)。該加工程序考慮多方面因素，把機(jī)床精度、砂輪、金剛石滾輪和磨削加工工藝等因素都融在一體。

(4)機(jī)床大修:對(duì)M8612A花鍵磨床進(jìn)行大修，修磨機(jī)床各導(dǎo)軌配合面，保證應(yīng)有的幾何精度及運(yùn)動(dòng)精度。修配砂輪主軸，保證應(yīng)有的回轉(zhuǎn)精度。

經(jīng)過(guò)以上4個(gè)方面的改進(jìn)，M8612A花鍵磨床具備數(shù)控分齒、數(shù)控修砂輪的功能，操作工人只需按照拉刀設(shè)計(jì)圖樣，輸入所需要的相關(guān)參數(shù)，即可完成加工程序的設(shè)置。其余的操作與M8612A原操作方式一樣。

2.結(jié)語(yǔ)

漢江工具有限責(zé)任公司先后對(duì)M8612A花鍵磨床數(shù)控改造多臺(tái)，經(jīng)過(guò)多年來(lái)的使用，效果很好，能滿足各種復(fù)合齒形漸開(kāi)線花鍵拉刀齒形面的磨削加工。

設(shè)備的數(shù)控改造，以經(jīng)濟(jì)、實(shí)用、快捷的方式，給M8612A花鍵磨床增加功能，擴(kuò)大加工范圍，提高加工精度。這種方式是漸開(kāi)線花鍵拉刀齒形面磨削加工的有效途徑。