NUM Flexium+數(shù)控系統(tǒng)在數(shù)控滾齒機上的應(yīng)用

賈福春

(天津巴泰克機械制造有限公司,天津 300350)

YK3132Z-D六軸全直驅(qū)高效干切精密數(shù)控滾齒機,是我公司自主研發(fā)的、具有國際領(lǐng)先水平的新一代數(shù)控滾齒機;該機床至少配備6個數(shù)控軸,可實現(xiàn)5軸聯(lián)動,自動上下料,具備直驅(qū)、高效、干起、精密、穩(wěn)定、環(huán)保等特點。

1 YK3132Z-D滾齒機的傳動結(jié)構(gòu)及控制過程

YK3132Z-D滾齒機,為了適用于NUM Flexium+數(shù)控系統(tǒng)對六軸直驅(qū)數(shù)控滾齒機的控制要求,我們把軸分別定義為直線軸X、Y、Z,旋轉(zhuǎn)軸A、B、C。

(1)工件旋轉(zhuǎn)運動:在切削過程中,齒坯的旋轉(zhuǎn)運動,由數(shù)控系統(tǒng)控制,海德漢圓光柵作閉環(huán)位置反饋,伺服控制器驅(qū)動的力矩電機,在數(shù)控系統(tǒng)中定義為C軸。(2)滾刀旋轉(zhuǎn)運動:用于在齒輪的切削過程中,滾刀的旋轉(zhuǎn)運動,由數(shù)控系統(tǒng)控制,海德漢編碼器作閉環(huán)位置反饋,伺服控制器驅(qū)動的力矩電機,在數(shù)控系統(tǒng)中定義為B軸。(3)刀架的回轉(zhuǎn)運動:用于調(diào)節(jié)刀具和工件間的切削角度,由數(shù)控系統(tǒng)控制,海德漢編碼器和NUM電機編碼器雙反饋作為閉環(huán)位置反饋,伺服控制器驅(qū)動的伺服軸,定義為A軸,此軸不參與切削運動聯(lián)動。(4)大立柱水平直線運動:用于在齒輪切削過程中,大立柱的水平移動,由數(shù)控系統(tǒng)控制,NUM電機編碼器作為半閉環(huán)位置反饋,伺服控制器驅(qū)動的伺服軸,定義為X軸。(5)刀架前后直線運動:用于在齒輪切削過程中,刀架的前后移動,由數(shù)控系統(tǒng)控制,NUM電機編碼器作為半閉環(huán)位置控制,伺服控制器驅(qū)動的伺服軸,定義為Y軸。齒輪切削過程中刀架進行竄刀運動,延長刀具的適用壽命。(6)刀架上下直線運動:用于在齒輪切削過程中,刀架的上下移動,由數(shù)控系統(tǒng)控制,NUM電機編碼器作為半閉環(huán)位置控制,伺服控制器驅(qū)動的伺服軸,定義為Z軸。

圖1為YK3132Z-D六軸全直驅(qū)數(shù)控滾齒機的運動部件示意圖,自動上下料系統(tǒng),潤滑系統(tǒng),液壓系統(tǒng)這里不做介紹。

圖1 YK3132Z-D六軸全直驅(qū)數(shù)控滾齒機的運動部件示意圖

2 NUM Flexium+數(shù)控系統(tǒng)適用于YK3132Z-D六軸直驅(qū)數(shù)控滾齒機的主要功能

刀架主軸使用內(nèi)裝式力矩電機,工作在使用大扭矩力矩電機,機床的電子齒輪箱,全閉環(huán)控制等先進技術(shù)的應(yīng)用,完全取代了傳統(tǒng)機械式滾齒機的齒輪箱、掛輪箱、花鍵軸、螺旋傘齒輪、渦輪副等零部件,徹底消除了傳動鏈誤差,從真正意義上實現(xiàn)了直驅(qū)技術(shù)在滾齒機上的應(yīng)用。由于直驅(qū)技術(shù)的成功應(yīng)用,道具主軸轉(zhuǎn)速可達2000rpm。工作太主軸轉(zhuǎn)速可達280rpm,以上相比傳統(tǒng)滾齒機提高了一個數(shù)量級,較傳統(tǒng)滾齒機在效率上有無可筆記的優(yōu)越性。

電子齒輪箱的應(yīng)用可由以下公式進行量化。

即:

d(c)=Kb*d(b)+Ky*d(y)+Kz*d(z)

Ks=K/z

Kz=cosα*360/PI*Mn*z

Ky=cosβ*360/PI*Mn*Nd

K:滾刀頭數(shù);z:被加工齒輪的齒數(shù);Mn:被加工齒輪的模數(shù);α:被加工齒輪的壓力角;β:刀具的螺旋角。

利用NUM Flexium+開放性的人機界面(HMI),我們獨立開發(fā)了滾齒機專用的圖形化人機界面(如圖2),無需人工編程,直觀易用,功能強大。用戶可在數(shù)小時簡單培訓(xùn)后進行操作機床。該軟件可實現(xiàn)工件數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)庫管理,對以往加工過的零件,直接調(diào)用加工數(shù)據(jù)即可開始加工,極大的提高了工作效率。

3 便捷的加工模式

在NUM Flexium+系統(tǒng)中,C軸B軸X軸Y軸Z軸的聯(lián)動關(guān)系已做成相應(yīng)的G代碼指令,只需用大家熟悉的G代碼指令就可以完成齒輪加工程序的編寫。

相對應(yīng)的G代碼指令如下:

(1)G81 Dxx K+/-xx [Pxx] [Qxx] [Rxx] :確立C軸和B軸Z軸的同步聯(lián)系關(guān)系。

Dxx:被加工齒輪齒數(shù) Pxx:被加工齒輪螺旋角

K+/-xx:刀具頭數(shù)及旋轉(zhuǎn)方向 Qxx:被加工齒輪模數(shù)

Rxx:允許的同步跟隨誤差

(2)G85 Dxx K+/-xx Pxx Qxx:確立C軸和B軸Y軸間的同步聯(lián)動切削關(guān)系。

Dxx:被加工齒輪齒數(shù) Pxx:刀具螺旋升角

K+/-xx:刀具頭數(shù)及旋轉(zhuǎn)方向 Qxx:被加工齒輪模數(shù)

(3)G180 RO:取消所有的同步聯(lián)動切削關(guān)系。

(4)G180 R81:取消G81確立的同步聯(lián)動關(guān)系,即C軸于B軸Z軸的同步聯(lián)動關(guān)系

(5)G180 R85:取消G85確立的同步聯(lián)動關(guān)系,即C軸于B軸Y軸的同步聯(lián)動關(guān)系

圖2 滾齒機專用的圖形化人機界面

4 結(jié)語

NUM Flexium+數(shù)控系統(tǒng)的介入,為數(shù)控滾齒機歷史打開了一道嶄新的篇章。Flexium+數(shù)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性,開放性使得我們能夠使用更加先進的加工技術(shù)。直驅(qū)技術(shù)的運用,電子齒輪箱的運用,開放性界面的應(yīng)用,極大的提高了加工效率,為齒輪企業(yè)減少了大量的用人成本,間接為企業(yè)創(chuàng)造了更多的利潤。