數控蝸桿砂輪磨齒機自動對刀技術的分析

郭丁丁

【摘要】隨著科技的的發展與社會的進步，數控蝸桿砂輪磨齒機自動對刀技術得到了飛速的發展與改革。在進行齒輪削磨過程中，采用傳統的對刀方式會經常出現齒形對中性誤差性問題，而自動對刀技術在數控蝸桿砂輪磨齒機的應用不僅提高的齒輪削磨的工作效率，而且還在一定程度上降低齒形誤差發生的機率，促進數控蝸桿砂輪磨齒機整體技術水平的提高。本文將通過對自動對刀系統進行分析，進而對數控蝸桿砂輪磨齒機自動對刀技術進行闡述，以供參考。

【關鍵詞】數控蝸桿；砂輪磨齒機；自動對刀技術；分析

引言

在齒輪加工過程中，磨齒是精確度最高的一種加工方式。數控蝸桿砂輪磨齒機磨齒加工原理與滾齒加工有著諸多的相似性特點，當砂轉過一周，其齒輪也會相應的轉過一齒。自動對刀技術在磨削齒輪應用過程中，其操作方式相對比較復雜，如果砂輪與齒輪在接觸過程中采用對刀技術，應預防齒輪輪齒與砂輪頂牙出現碰撞現象，同時為了能夠在一定程度上增強齒輪加工的精度，必須要實現齒輪與砂輪的平衡性接觸。

1.分析自動對刀系統

1.1 自動對刀系統常見問題分析

通過用砂輪磨工件的處理過程中，不僅會發生相互摩擦現象，而且還會出現部分工件磨損的現象發生。同時磨砂由于受到力的作用也可能出現擠壓或者崩落現象，因受力，機床部分金屬構件會發生彈性以及塑性形變，在塑性形變發生過程中，其所釋放的塑性能量在砂輪磨齒加工過程中可以轉換成一定的發射信號。利用這種現象我們可以通過AE聲波信號發射進行檢測，準確的判斷工件與砂輪之間是否存在削磨接觸性的問題。

1.2 自動對刀系統主要工作原理

自動對刀工作的原理是：通過數控系統自動尋找功能，有效的找到某個工件齒槽邊界，并且對其所在的位置進行準確的記錄，最后才能得出精確點的位置，也就是工件加工起始點的位置。在自動對刀加工時，削磨過程中發生的AE信號作為反饋信號，當工件與砂輪的位置在1.5μm時，能夠準確的觀測到AE發射信號，當工件與砂輪的距離相對比較近的情況下，AE所發射的信號強度會不斷的增加，當工件與砂輪進行直接接觸時，AE信號強度會達到最大值。在自動削磨過程中，相關工作人員能夠根據AE發出的信號強度準確的判斷出工件與砂輪之間的接觸情況。

1.3 自動對刀系統主要的組成部分

自動對刀技術主要分為五個組成部分，即主軸伺服電機、輸入輸出及顯示界面、數控系統、電控箱以及AE信號傳感器。AE信號傳感器主要是通過壓電晶體作為其主要的原件進行檢測信號，而壓晶體是在聲波的震動作用下，將震動信號轉化為電信號、而電控箱與AE信號傳感器構成自動對刀調整模塊，其中AE信號傳感器發揮著信號采集功能，電控箱對其所采集的信號進行合理的分析與比較，并將結果發送到數控系統中，數控系統對電機的運行狀態進行有效的控制，使得刀具能夠移動到準確的位置上，從而達到調節以及平衡的目的。

2.數控蝸桿砂輪磨齒機自動對刀技術的分析

2.1 自動對刀技術削磨中應用

削磨過程是一種變化的過程，并且在瞬間將會產生一定的摩擦功率，其用公式可表示為：P（t）=F（t）v（t），其中P（t）主要是指瞬態摩擦功率，F（t）是指在摩擦力的有效作用下產生的瞬時值，而v（t）則表示為表面摩擦過程中速度的瞬時值。信號發出的均方根值可以用Arms表示，其所代表的是在一定的時間內信號所發生的能力的大小，其可以用公式Arms（t）=η（t）P（t）=η（t）F（t）v（t）表示，其中轉換系數用η（t）來表示。Arms（t）值的大小能夠準確的反應出工件與砂輪之間的接觸的程度，當Arms（t）越大的情況下，則說明工件與砂輪之間的接觸程度越深，同時，相關操作人員也可以通過AE所發出的信號強度對工件與砂輪之間的接觸強度進行準確的判斷，從而進行相應程序的操作以及執行。

這種對刀方式是在數控系統自動坐標記憶功能的基礎上得以有效實現的。通過自動對刀模塊對得到的信號進行有效的判斷以及處理，并且將相應的信號內容有效的傳輸到數控中心系統中，從而能夠對電機的坐標進行準確的記錄。

2.2 電控系統的主要作用以及工作原理

通過電控箱系統能夠準確的判斷齒輪與砂輪之間的接觸情況，相關操作人員可以根據相應的輸入設備與數控系統進行有機的結合，從而給電控箱設置一個合理的閾值，一旦出現工件與砂輪接觸過程中所產生的削磨電壓值比所設定的電壓閾值高的情況，則說明齒輪與砂輪已經進行了有效的接觸，此時電控箱系統所發生的信號將會由高電平逐漸向低電平轉變，并且數控系統所接收到的信號也為低電平時，就可以進行相應程序執行，當砂輪主軸停止運行時，對其當前坐標值進行準確的記錄。

當砂輪主軸的方向以及轉速在原來設定的軌跡上進行運轉時，當主軸的轉動停止后，對主軸所處的坐標值進行準確的記錄，從AE信息系統所反饋的信息角度來說，必須要確保齒面兩側齒槽磨削余量均勻平衡。在進行接觸及檢測過程中，也必須要在滿足相應的接觸檢測條件的基礎上，使得削磨齒面具有同等的電壓值。

在進行工件裝夾后，刀架的主軸會開始轉動，工件主軸也會隨著刀架的主軸方向進行同步轉動，當系統還未產生AE信號時，數控系統所接收的信號為高電平信號，當削磨過程中產生AE信號時，電控箱系統所發出的信號會由高電平逐漸向低電平轉變，一旦數控系統所接收的電平值為24V時，主軸將會把剩余的行程進行刪除，這時可以對主軸刀架上的坐標進行準確的記錄。

3.結語

綜上所述，通過AE發射信號的方式進行數控蝸桿砂輪磨齒機自動對刀，在實際的應用過程中已經取得了良好的成效，并且廣泛的應用到齒輪加工過程中，由于AE信號能夠準確的判斷砂輪與工件之間的接觸情況，并且反應速度快以及靈敏度相對比較高，使得自動對刀技術在機床工作效率以及精確度水平上得以應用，同時促進了整個工藝生產質量的提高。

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